Une nouvelle méthode pour mesurer le spectre continu de la lumière, développée dans le laboratoire du professeur Jiming Bao de l’Université de Houston, promet d’améliorer l’imagerie thermique et la thermographie infrarouge, des techniques utilisées pour mesurer et visualiser les distributions de température sans contact direct avec le sujet photographié.
Les caméras thermiques et les thermomètres infrarouges, grâce à leur haute sensibilité, mesurent la température avec précision à distance, en faisant des outils polyvalents et précieux dans de nombreux domaines, allant du militaire aux diagnostics médicaux. Ces dispositifs détectent les radiations infrarouges, invisibles à l’œil humain, et les convertissent en images visibles.
Les différentes couleurs sur l’image représentent des températures variées, permettant aux utilisateurs de visualiser les motifs et les différences de chaleur.
Principe de la radiation du corps noir
Les deux techniques reposent sur le principe de la radiation du corps noir, un émetteur théorique parfait, où les objets émettent des radiations infrarouges en fonction de leur température. En capturant cette radiation, les outils fournissent des informations précieuses sur les propriétés thermiques et les comportements de divers objets et environnements.
Les caméras thermiques et les thermomètres infrarouges ne peuvent fournir des lectures précises car ils dépendent de l’émissivité, une mesure de l’efficacité avec laquelle un objet réel émet des radiations thermiques, qui varie avec la température. Les techniques multi-spectrales abordent ce problème en mesurant l’intensité infrarouge à plusieurs longueurs d’onde, mais leur précision dépend de leurs modèles d’émissivité.
Solution proposée par l’Université de Houston
« Nous avons conçu une technique utilisant un spectromètre proche infrarouge pour mesurer le spectre continu et l’ajuster en utilisant la formule idéale de la radiation du corps noir », rapporte Jiming Bao, dans le journal Device. « Cette technique inclut une étape de calibration simple pour éliminer l’émissivité dépendante de la température et de la longueur d’onde. »
Jiming Bao démontre sa technique en mesurant la température d’une plaque chauffante avec des erreurs inférieures à 2°C et en mesurant le gradient de température de surface d’une poudre de catalyseur sous chauffage laser. Utilisant le spectromètre proche infrarouge, la radiation thermique d’une cible chaude est collectée avec une fibre optique et enregistrée par un ordinateur. Le spectre collecté est normalisé en utilisant une réponse de calibration du système et ajusté pour déterminer la température.
« Cette technique surmonte les défis rencontrés par les caméras thermiques et les thermomètres infrarouges conventionnels en raison de l’émissivité inconnue des cibles et révèle des températures de surface beaucoup plus élevées des catalyseurs photothermiques que celles mesurées par un thermocouple enterré sous une forte illumination lumineuse », a déclaré Jiming Bao.
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Et d’ajouter : « Cette technique surmonte les défis rencontrés par les caméras thermiques et les thermomètres infrarouges conventionnels en raison de l’émissivité inconnue des cibles et révèle des températures de surface beaucoup plus élevées des catalyseurs photothermiques que celles mesurées par un thermocouple enterré sous une forte illumination lumineuse »
Applications diverses
Diagnostics médicaux : Identification de l’inflammation et des problèmes de circulation sanguine.
Inspections des bâtiments : Détection des pertes de chaleur, des problèmes d’isolation et des fuites d’eau.
Militaire, sécurité et surveillance : Repérage des personnes ou des animaux dans des conditions de faible visibilité.
Inspections mécaniques : Détection des machines en surchauffe ou des défauts électriques.
Article : « Non-contact thermometer for measuring surface temperature of photothermal catalysts using near-infrared black-body radiation spectrum » – DOI: 10.1016/j.device.2024.100467
