Qu’est-ce qu’un four à corps noir ?
L’équipement est placé dans un four qui imite un corps noir absorbant toutes les longueurs d’onde. Ses performances peuvent être évaluées en irradiant la lumière d’une source lumineuse de référence, éliminant ainsi les effets de l’environnement externe.
Il existe deux principaux types de fours à corps noir : les fours à corps noir à cavité, qui possèdent une source lumineuse creuse et conviennent pour mesurer des températures élevées, et les fours à corps noir plat, qui possèdent une source lumineuse faite de métal recouvert d’une peinture à haute émissivité et conviennent pour mesurer des températures basses et des objets de grande taille.
Utilisations des fours à corps noir
Les utilisations typiques des fours à corps noir sont l’inspection et l’étalonnage des thermomètres sans contact.
Les thermomètres sans contact utilisent des rayons infrarouges pour effectuer des mesures et doivent être régulièrement inspectés et étalonnés en fonction de la température qu’ils indiquent. Cela nécessite une source lumineuse à émissivité constante et un environnement de réglage de la température qui n’est pas affecté par l’environnement extérieur.
Le four à corps noir produit une émissivité approximative de 1, ce qui permet de détecter la température avec la plus grande précision, à l’intérieur de l’appareil. En vérifiant la différence entre la température théorique et la température indiquée par l’appareil de mesure, il est possible de contrôler la déviation de l’appareil de mesure.
Principe du four à corps noir
Les thermomètres sans contact déterminent la température en mesurant l’énergie du rayonnement du corps noir dans le domaine infrarouge émis par l’objet. Elle être comparée à la distribution de Planck, théorie qui montre la relation entre l’intensité du rayonnement d’un corps noir parfait (émissivité 1) et la température, lors de l’étalonnage.
Le four à graphite Cavity utilise des matériaux absorbant la lumière tels que le graphite et les nanotubes de carbone à l’intérieur du four. En rendant la température à l’intérieur du dispositif uniforme et en faisant en sorte que la forme et la finition de la surface du dispositif soient facilement réfléchissantes, l’énergie du rayonnement est réfléchie de manière multiple et l’on obtient un rayonnement de corps noir simulé avec une émissivité d’environ 0.99.
En effectuant des tests dans cet environnement avec des corrections en fonction de l’émissivité, les valeurs des thermomètres sans contact peuvent être comparées aux valeurs théoriques dérivées de la distribution de Planck et étalonnées.
Dans le cas des fours à corps noir plats, il n’est pas possible de réfléchir la lumière de manière multiple et l’émissivité est au maximum d’environ 0.95 en raison des restrictions de la peinture. Aussi, un travail de correction à l’aide d’un thermomètre sans contact étalonné dans un four à corps noir à cavité est nécessaire au moment de l’utilisation.