Qu’est-ce qu’un capteur de température sans contact ?
Les capteurs de température sans contact sont des capteurs capables de détecter la température sans être directement attachés à l’objet mesuré.
Ils utilisent le rayonnement infrarouge émis par un objet ou diffusé par des neutrons incidents. La plupart des capteurs de température sans contact disponibles sur le marché utilisent le rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge est détecté à l’aide d’un élément sensible et l’émissivité est utilisée pour calculer la température de l’objet mesuré. L’émissivité est la quantité de rayonnement infrarouge par rapport à la température de surface déterminée pour chaque objet. Elle est nécessaire lors de l’utilisation de capteurs de température sans contact.
Les capteurs sans contact ont une plage ou une distance spécifique sur laquelle ils peuvent mesurer, appelée diamètre du spot. Plus le diamètre du spot est petit par rapport à l’objet ou à la personne mesurée, plus la température peut être mesurée de manière stable. De plus, lors de la mesure d’objets à haute température, il est nécessaire de prendre des mesures telles que le refroidissement du capteur de température sans contact. Il s’agit d’éviter qu’il ne soit endommagé par la chaleur générée par le capteur de température sans contact lui-même.
Utilisations des capteurs de température sans contact
Les capteurs de température sans contact sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, de la vie quotidienne aux secteurs industriels. Voici quelques exemples d’utilisations des capteurs de température sans contact :
- Mesure de la température des aliments pendant les processus de cuisson dans les usines alimentaires.
- Mesure de la température pour déterminer le degré de séchage des produits industriels après la peinture.
- Mesure de la répartition de la température des produits sur un tour.
- Mesure de la température corporelle.
Ils sont employés dans des situations où il est difficile ou impossible d’effectuer des mesures à l’aide de capteurs de température à contact, par exemple sur des objets en mouvement ou en rotation.
Ils servent aussi à mesurer la température corporelle. Ils sont utilisés dans de nombreuses situations, par exemple dans les restaurants et sur le lieu de travail dans les bureaux. Par rapport aux thermomètres de contact qui sont insérés sous le bras, les avantages sont que la mesure de la température est plus rapide et plus hygiénique. Il n’est en effet pas nécessaire de désinfecter le thermomètre à chaque fois après utilisation.
En revanche, comme ils utilisent le rayonnement infrarouge, ils sont fortement influencés par l’environnement extérieur, comme la température ambiante et la lumière du soleil. Ils sont également moins précis que les capteurs de contact. Il est nécessaire d’apporter des ajustements à la méthode de calcul de la température et aux conditions environnementales tout en tenant compte de l’endroit où le capteur sans contact est réellement utilisé.
Principe des capteurs de température sans contact
Les capteurs de température sans contact utilisant le rayonnement infrarouge se composent d’une lentille de condensation, d’une thermopile, d’un amplificateur et d’une unité arithmétique. La mesure de la température s’effectue dans l’ordre suivant :
1. Collecte de la lumière infrarouge
Le rayonnement infrarouge est une lumière invisible dans la gamme de fréquences de 0,7 à 1 000 µm. Dans cette gamme de fréquences, seules les fréquences comprises entre 0,7 µm et 20 µm sont utilisées pour les mesures pratiques de température.
Cette lumière est focalisée à l’aide d’une lentille de focalisation infrarouge. La focalisation de la lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d’onde détectable par la thermopile permet d’améliorer la précision de la mesure.
2. Conversion en signaux électriques
Les thermopiles sont utilisées pour convertir les rayons infrarouges en signaux électriques. La thermopile est un élément de détection infrarouge qui émet un signal électrique en fonction de la température chauffée par les rayons infrarouges.
Dans la thermopile, plusieurs thermocouples sont connectés en série, la jonction chaude étant orientée vers le centre. Une membrane absorbant les infrarouges est placée au centre, là où la jonction chaude est orientée. La lumière collectée par la lentille ne frappe que la jonction chaude, créant ainsi une différence de température avec la jonction froide à l’extérieur. Cela crée une différence de tension due à l’effet Seebeck et permet de mesurer la température.
3. Amplification du signal électrique
Un amplificateur est utilisé pour amplifier les signaux électriques émis par la thermopile. L’amplification permet une détection plus précise.
4. Calcul de la température à partir de l’émissivité
Une correction est effectuée pour calculer la température de l’objet à mesurer. L’émissivité est utilisée pour la correction. L’émissivité est le rapport entre la quantité de rayonnement infrarouge émise et la température de surface d’un objet, qui est constant pour chaque objet.
La température de l’objet à mesurer est calculée en utilisant la quantité de rayonnement infrarouge détectée à partir des signaux électriques convertis par la thermopile et l’émissivité de l’objet à mesurer, qui est mesurée à l’avance.
Types de température sans contact
Les capteurs de température sans contact peuvent être classés en deux grandes catégories : les capteurs portables et les capteurs installés.
1. Type portable
Le capteur est tenu dans la main d’une personne et mesure la température. Comme il ne nécessite pas d’alimentation électrique, il peut être facilement transporté. Il est léger, compact et souvent bon marché, coûtant de quelques dizaines d’euros à plusieurs centaines d’euros.
2. Type d’installation
La température peut être mesurée automatiquement, sans intervention humaine, lorsque l’objet à mesurer passe devant l’appareil. De nombreux produits combinent une caméra thermographique et d’autres équipements. Il sont souvent coûteux, de plusieurs milliers d’euros à plusieurs milliers d’euros. Il n’est pas nécessaire de toucher l’instrument pour effectuer la mesure. Selon l’instrument, les mesures peuvent être effectuées à une distance de 0,5 à 1,5 m.