Guide d’utilisation théorique et pratique de la Thermoboxjl.domec.free.fr/siteDjl_fichiers/ImagesIR/FormationCamIR_Fluk125... · 2 / Travaux pratiques à partir de la Thermobox

Distrame S.A. 44 rue des Noës - BP 618 - 10089 TROYES CedexTél. : 03 25 71 25 83 - Fax : 03 25 71 28 98 - www.distrame.fr - e-mail : [email protected]

Guide d’utilisation théoriqueet pratique de la Thermobox

Sommaire

1 / Théorie

1-1 / Température et mesures thermographiques

1-2 / Rayonnements électromagnétiques

1-3 / Les différentes réflexions

1-4 / Transcription en température

1-5 / La caméra infrarouge

2 / Travaux pratiques à partir de la Thermobox

2-1 / Inspection des installations électriques

2-2 / Etude des réflexions

2-3 / L’émissivité

2-4 / Recherches d’infiltrations

2-5 / Conduction des matériaux

2-6 / Caractéristiques importantes des caméras et cadrage thermique


1-1 / Température et mesures thermographiques

♦Définition de la température :

La température d'un système correspond à une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, appelée énergie thermique.Elle est définie par l'équilibre de transfert de chaleur avec d'autres systèmes.

Le transfert de l’énergie thermique peut se faire par :- conduction : mode de transfert thermique provoqué par une différence de température entre deux milieux en contact, sans dépla-cement de la matière (par exemple : une casserole sur une plaque électrique).- convection : mode de transfert thermique se réalisant dans un milieu avec un déplacement global de la matière (par exemple : une casserole sur une cuisinière au gaz).- rayonnement : transfert d’énergie thermique sous forme d’ondes (par exemple : une casserole en métal ferreux sur une plaque àinduction).

La mesure de la température est une mesure indirecte : on mesure une grandeur qui varie en fonction de la température (dilation, contrac-tion, tension, résistance, ... , rayonnement électromagnétique). Elle se mesure au moyen d'un thermomètre, que ce soit par contact (conduc-tion), par immersion (convection) ou par absorption (rayonnement).

♦Définition d’un thermogramme :

Un thermogramme est une image des températures de surfaces d’une scène observée.

Les mesures thermographiques sont réalisées à l’aide d’une caméra thermique infrarouge qui mesure des rayonnements électromagnétiques.

La matière émet, de façon naturelle, un rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement est de même nature que le rayonnement émis parles antennes radio, TV, radars, par les fours à micro-ondes, par les lampes à incandescence, ou encore par le soleil. Il s’agit uniquement derayonnements électromagnétiques de fréquences ou de longueurs d’ondes diverses.

Un thermogramme est donc une image de l’énergie thermique observée. Pour la conversion en température de surface, seule une partie de cetteénergie nous intéresse : le rayonnement émis par la matière.

La caméra thermique infrarouge est un radiomètre, appareil de mesure des rayonnements, fonctionnant dans le spectre infrarouge associé àun dispositif de balayage spatial. Des calculateurs convertissent le rayonnement mesuré en température.

1 / Théorie


1-2 / Rayonnements électromagnétiquesTout corps soumis à une température supérieure à 0°K (-273°C) émet, selon sa température, des rayonnements électromagnétiques. C’est parla mesure de ce rayonnement émis que l’on connait la température de la matière.

Toutes les matières d’un environnement rayonnent, on comprend donc qu’un corps reçoit également des rayonnements en provenance de sonenvironnement :

- une partie de ce rayonnement est réfléchie sur le corps.- une partie est absorbée par le corps.- une dernière partie est transmise au travers du corps.

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Ces rayonnements en provenance de l’environnement vont donc être des éléments perturbateurs pour les mesures thermographiques, car ils nerenseignent pas sur la température. Seul le rayonnement émis par un objet renseigne sur sa température. Une caméra infrarouge ne détecte pas le rayonnement absorbé, mais les rayonnements émis, transmis et réfléchi par un corps.


En thermographie appliquée à la maintenance industrielle et aux bâtiments, l’utilisateur s’appliquera à effectuer des mesures uniquement surdes corps opaques, c'est-à-dire qui ne transmettent aucun rayonnement.

L’équation simplifiée du bilan des rayonnements mesurés (Φ) par une caméra thermique est donc : Φ = Φr + Φe

avec : Φ = le rayonnement total perçuΦr = le rayonnement réfléchiΦe = le rayonnement émis par l’objet mesuré

Que l’on peut également écrire sous la forme : 1 = (Φr / Φ) + (Φe / Φ) soit : 1 = ρ + ε

avec : ρ = coefficient de réflexionε = coefficient d’émission ou émissivité

1-3 / Les différentes réflexionsDans le spectre visible, nos yeux voient les rayonnements réfléchis de l’environnement observé (un objet de couleur verte absorbe tous lesrayonnements situés dans le spectre visible sauf la longueur d’onde correspondant au vert qui est réfléchie vers l’œil), les rayonnements pro-venant de sources suffisamment chaudes (lampes à incandescence ou soleil), et les sources émettant du rayonnement à certaines longueursd’onde du spectre visible, parce que conçues pour cela (tubes fluorescents, lampes au sodium). Le rayonnement réfléchi nous permet de vivredans notre réalité quotidienne en nous repérant avec nos yeux, sensibles aux longueurs d’onde du spectre visible.

Le rayonnement réfléchi existe aussi dans l’infrarouge. La matière émet du rayonnement, mais réfléchit aussi du rayonnement provenant deson environnement, c'est-à-dire provenant des objets environnant. Le rayonnement réfléchi par la matière ne nous renseigne pas sur sa tem-pérature.

On distingue deux types de réflexion, que ce soit dans l’infrarouge ou dans le domaine visible :

- un miroir réfléchit les rayonnements dans une seule direction, il faut trouver le bon anglede vision pour visualiser le corps souhaité. Cette réflexion est dîte spéculaire.

- Un écran de télévision réfléchit les rayonnements dans toutes les directions, on visualise l’image quelque soit l’angle sous lequel on regarde l’écran. Cette réflexion est dîte diffuse.

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La réflexion spéculaire est un parasite qui peut être supprimé soit en déplaçant la caméra infrarouge, soit en supprimant la source perturba-trice (attention, le fait d’éteindre une lampe ne supprime pas immédiatement l’arrêt de la réflexion, c’est le refroidissement de celle-ci quisupprimera petit à petit la source).

La réflexion diffuse est dûe à la propre température de l’environnement (simplification dans nos applications). Elle peut être considérée commeune grandeur influente, c'est-à-dire comme égale en tous points de l’image. La température d’environnement (température moyenne de l’en-vironnement de mesure) sera donc le paramètre qui permettra de s’affranchir de cette réflexion diffuse.


1-4 / Transcription en température

Nous avons vu que la caméra thermique mesure des rayonnements (luminance) qu’elle convertit en température grâce à des algorithmes(constante de Wien, loi de Boltzmann, courbes de Planck …), et grâce à la connaissance des grandeurs d’influence (principalement l’émissi-vité et la température d’environnement).

L’équation de transcription en température des luminances mesurées par une caméra thermique est la suivante :

Lcamera = τatm [ ε L0 + ρ Lenv] + (1 - τatm) Latm

avec : τatm = facteur de transmission de l’atmosphère

ε = émissivité de l’objet mesuré

L0 = luminance émise par un corps noir à la même température que l’objet

ρ = facteur de réflexion de l’objet

Lenv = luminance émise par l’environnement

Latm = luminance émise par l’atmosphère

Pour nos applications (mesures à courte distance et précision de mesure relativement large), l’influence de l’atmosphère est négligeable, onpeut donc écrire :

Lcamera = ε L0 + ρ Lenv

La loi de Stephan Boltzmann nous dit que : L0 = σ T4

avec : σ = constante de Stephan Boltzmann = 5,670 32.10-8 W.m-2.K-4

T = température de l’objet mesuré en K

Lcamera = ε σ T4 + ρ σ T4env

Note : cette équation est présente dans toutes les caméras thermiques conçues pour nos applications. Certains modèles permettent, en plus,de prendre en compte la température d’atmosphère et de configurer un facteur de transmission lors d’inspections derrière un matériau semi-transparent (type hublot).

On comprend donc que les deux facteurs d’influences principaux sont l’émissivité de l’objet mesuré et la température d’environnement.

Cette équation montre également que si l’émissivité de l’objet cible est faible, les luminances mesurées par la caméra proviendront en majo-rité de l’environnement. Le risque d’erreur de mesure est donc accru lorsque l’émissivité de la cible est faible (une mesure effectuée sur unobjet d’émissivité inférieure à 0,6 ne sera pas fiable).

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Les caméras thermiques utilisées dans la maintenance industrielle sont des caméras à matrice de détecteurs (micro bolomètre non refroidi).

Les caractéristiques des caméras thermiques sont définies dans 2 espaces distincts : l’espace de l’imagerie et l’espace de la mesure thermo-graphique.

On peut faire une comparaison avec un automobiliste qui voit un panneau, mais qui est trop loin pour pouvoir lire les indications. De même,la caméra thermique peut « voir » un objet, mais qui est trop petit pour pouvoir être mesuré.

La caméra aura donc la capacité de distinguer un objet et celle de faire la mesure de température de cet objet.

♦Caractéristiques importantes des caméras :

La sensibilité thermique (NETD)

Définition : c’est la plus petite différence de rayonnement que peut détecter la caméra (résolution thermique de mesure).

Explication : les constructeurs utilisent dans leurs documentations le terme NETD (Noise Equivalent Thermique Difference) pour la spécifier.Cette caractéristique est exprimée en °C et pour une température donnée (généralement à +30°C). Pour les applications en maintenance in-dustrielle et dans le bâtiment, une valeur de résolution thermique en temps réel inférieure ou égale à 0,2°C (à +30°C) est acceptable.

Plus la sensibilité thermique d’une caméra est faible, meilleure est sa capacité à détecter les variations infimes de température.

Champ de visée (FOV)

Définition : permet de déterminer la dimension du thermogramme ou de l’image infrarouge, en fonction de la distance entre l’objet et la ca-méra.

Explication : les constructeurs utilisent dans leurs documentations le terme de FOV (Field Of View) pour le spécifier. Il y a le FOV horizontalet le FOV vertical (voir schéma ci-dessous) :

- Le FOV horizontal : c’est l’angle formé par les deux points aux extrêmités horizontales de l’écran, avec la position supposée de l’objectif de la caméra (il ne peut pas dépasser 180° ou alors il faut changer de perspective).- Le FOV vertical : c’est l’angle formé par les points le plus haut et le plus bas de l’écran, avec la position supposée de l’objectif de la caméra (il ne peut pas dépasser 180° pour les mêmes raisons).

Note : la relation entre le FOV horizontal et le FOV vertical est définie par l’aspect de la perspective.

Note : Le FOV horizontal et le FOV vertical sont généralement différents et dépendent de l’optique et du nombre de détecteurs de l’appareil.Les valeurs de FOV et la distance de mesure permettent de déterminer la taille réelle de l’objet capturé sur le thermogramme


1-5 / La caméra infrarouge

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La résolution spatiale d’observation (IFOV)

Définition : permet de déterminer la dimension du point minimum pouvant être détecté par la caméra.

Explication : les constructeurs utilisent dans leurs documentations le terme IFOV (Instantaneous Field Of View) pour spécifier la capacité dela caméra à visualiser les objets de petite dimension. Elle est exprimée en milli-radians (mrad : équivalent d’une mesure en millimètres à unedistance de 1 mètre).

Attention : avec cette caractéristique, il faut avoir à l’esprit que l’on parle de résolution spatiale d’observation et non de résolution spatialede mesure.

Elle est décrite par : IFOV = X mrad = X mm @ 1m

Cette caractéristique est essentielle puisqu’elle permet de déterminer la taille minimale des objets que la caméra peut voir à la distance demesure choisie.

La résolution spatiale de mesure (IFOV mesuré)

Nous avons vu précédemment que les caméras thermiques possèdent une certaine capacité à visualiser les objets de petites tailles. De la mêmemanière, elles ont une certaine capacité à mesurer le rayonnement de ces objets, qui est différente de leur capacité à les visualiser.L’IFOV mesuré est une donnée non communiquée par les constructeurs. Il est déterminé par ce que l’on appelle : “la fonction de réponse àune fente” (FRF).

En pratique, sur les caméras à matrice de détecteurs, l’IFOV mesuré est environ égal à 4 fois l’IFOV.

Le cadrage thermique

La caméra possède une certaine gamme de mesure, par exemple de -20°C à +350°C. Dans le cas d’un thermogramme noir et blanc, sans ajus-tement du cadrage thermique, les objets à une température de -20°C apparaitront en noir et les objets à +350°C apparaitront en blanc.

Le cadrage thermique est caractérisé par la gamme de température affichée à l’écran (températures minimale et maximale), ainsi que le ni-veau thermique moyen. Dans l’exemple ci-dessus on comprendra que si le cadrage thermique correspond aux valeurs de la gamme de mesure,l’opérateur aura du mal à visualiser les objets de températures proches.

Par exemple, on choisit un niveau thermique moyen et une amplitude de variation autour de ce niveau moyen, afin de visualiser en noir cequi vaut +20°C et en blanc ce qui vaut +40°C. Le niveau thermique moyen correspondra à 30°C et la gamme thermique à 20°C.

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Dans les appareils d’aujourd’hui, ce cadrage thermique est automatique suivant les températures maximale et minimale du thermogramme.

Néanmoins, tous les appareils disposent d’une fonction de cadrage thermique manuelle permettant de se focaliser sur une partie intéressantede l’image. En effet, dans nos applications, il peut y avoir dans la scène observée un objet de température beaucoup plus élevée que celuique l’on souhaite mesurer. En effectuant le cadrage thermique manuellement, l’opérateur pourra se focaliser sur l’objet qui l’intéresse.


2-1 / Inspection des installations électriquesL’inspection des armoires électriques, à l’aide d’une caméra infrarouge, permet de mettre en évidence l’échauffement des câbles dû à une sur-charge, un déséquilibre ou des connexions corrodées.

♦Mise en place du T.P. :

Trois séries de conducteurs de sections différentes sont connectées sur le répartiteur électrique. Certains de ces conducteurs sont reliés ensérie, et font partis du circuit d’alimentation de la thermobox, de façon à ce qu’un courant d’environ 5 A crée un échauffement dans ces fils.

Les trois séries de conducteurs ont pour section 0,75 mm², 1,5 mm² et 2,5 mm². La caméra thermique nous permet de mettre en évidence ladifférence d’échauffement qui se produit, en fonction de la section du conducteur. Le cache en plexiglas placé sur le répartiteur permet éga-lement de mettre en évidence l’impossibilité d’effectuer une mesure thermique lorsque celui-ci est en position.

♦Problématique :

Rechercher les câbles parcourus par un courant dans une armoire électrique, à l’aide d’une caméra thermique.

♦Préparation de la Thermobox :

- Connecter l’alimentation et mettre sous tension la Thermobox

- Les manipulations sont faîtes porte ouverte

♦Déroulement du T.P. :

- Laisser chauffer la Thermobox quelques minutes.

- Les thermogrammes seront capturés à une distance de 20 - 30 cm des câbles.

- La caméra est en réglage automatique et la mise au point de la focale est volontairementmauvaise.

- Rechercher les câbles parcourus par un courant

- Mettre en évidence l’importance d’un bon réglage de focale (mise au point nette)

- Mettre en évidence que plus la section des câbles est petite, plus l’échauffement est important pour un même courant

2 / Travaux pratiques à partir de la Thermobox

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Thermogramme 1 (porte de la Thermobox ouverte)

Bon réglage de focale Mauvais réglage de focale

♦ Inspection à travers le hublot :

Le hublot infrarouge Hawk représente une barrière fixe entre les conducteurs électriques exposés et le thermographe. Cette barrière est « ré-sistante aux arcs » et peut donc protéger l’utilisateur d’un évènement de défaut d’arc, si celui-ci veut effectuer des mesures infrarouges dansune armoire électrique présentant des potentiels dangereux. A l’aide de sa caméra thermique, l’utilisateur peut donc visualiser l’intérieur den’importe quel équipement électrique capoté présentant des risques d’arcs électriques. Ainsi la mesure peut se faire en toute sécurité depuisl’extérieur de l’appareil, sans utilisation particulière d’équipements de protection individuel préconisés contre les arcs électriques.

La Thermobox ne présente pas de dangers potentiels de défaut d’arc, mais elle intègre un hublot infrarouge à travers lequel vous allez pouvoirréaliser des thermogrammes à l’aide d’une caméra thermique. Vous allez pouvoir constater l’efficacité de ce hublot et vérifier qu’il est très sim-ple de faire des relevés en toute sécurité.

- Positionner la caméra à quelques centimètres du hublot.

- La caméra est toujours en réglage automatique.

Thermogramme 2 (porte de la Thermobox fermée)

- Comparaison avec le thermogramme 1

- Introduction au corps semi-transparent

- Intérêt du hublot dans l’industrie (sécurité, facilité d’installation, facilité des inspections,…)

Le but de cette manipulation est de mettre en évidence l’impossibilité de faire des mesures derrière un capot plexiglas.

- Capturer un thermogramme des câbles au niveau du bornier situé en haut de l’armoire.

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- Introduction à la transparence des corps suivant la longueur d’onde (un corps transparent au rayonnement visible n’est pas forcément transparent au rayonnement IR et inversement).

Thermogramme 3 (porte de la Thermobox fermée)

Les conducteurs ne sont plus visiblesderrière le capot plexiglas du bornier

♦ Objectifs pédagogiques :

- Savoir réaliser des réglages corrects de focale (mise au point nette) en mettant en évidence l’importance d’un bon réglage.

- Savoir réaliser un relevé thermographique qui mettra en évidence la différence d’échauffement des conducteurs électriques en fonction de leur section.

- Introduire la notion de transparence des corps par la mise en pratique de relevés thermographiques à travers un hublot Infrarouge.

2-2 / Etude des réflexionsLa caméra infrarouge est un outil qui paraît simple au premier abord. Ce T.P. permet de faire prendre conscience des pièges de la thermogra-phie infrarouge.

♦ Mise en place :

Deux tapis chauffants de 15 W (12 V) sont connectés en parallèle et sont alimentés en 12 V. Ceci permet de simuler le plancher chauffant d’unehabitation. La caméra permet alors de visualiser les serpentins chauffants contenus dans les tapis. Un thermostat bimétallique est placé sousl’un des tapis, permettant par l’intermédiaire d’un relais, de couper l’alimentation du tapis lorsque la température de contact atteint +60°C etde mettre en fonctionnement un ventilateur situé sur le côté de l’armoire (afin d’extraire l’air chaud de l’armoire). Lorsque la température decontact descend et atteint +40°C, le ventilateur est automatiquement coupé et l’alimentation des tapis est rétablie.

♦ Problématique :

Savoir éviter les pièges de la thermographie infrarouge en sachant reconnaître une réflexion spéculaire.

♦ Préparation de la Thermobox :



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♦ Déroulement du T.P. :

- Laisser chauffer la Thermobox quelques minutes.

- Les thermogrammes seront capturés à une distance de 40 - 50 cm du tapis chauffant.

- La caméra est en réglage automatique.

- Capturer les tapis chauffants seuls afin d’obtenir un thermogramme de référence (détermination de la géométrie des tapis).

- Introduction aux inspections des planchers chauffants (détermination aisée de coupures dans le circuit).

Thermogramme 1

- Le but de cette manipulation étant d’initier l’utilisateur aux phénomènes de réflexion dans l’IR, placer un objet en métal poli sur les tapischauffants.

- Le métal poli étant très peu émissif, la caméra capturera le reflet des tapis dans l’objet en métal poli.

Thermogramme 2


- Introduction au corps noir et au miroir

- Interprétation du résultat : est-ce possible d’effectuer une mesure de température sur un objet « miroir » ?

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L’émissivité est un des paramètres fondamentaux de la thermographie infrarouge. Une mesure de température par rayonnement sur un objetd’émissivité inférieure à 0,6 sera imprécise.

♦ Mise en place du T.P. :



Comprendre l’importance de l’émissivité d’un objet lors d’une mesure de température par rayonnement infrarouge.





- Les thermogrammes seront capturés à une distance de 40 - 50 cm du tapis chauffant.


- Placer le barreau métallique fourni avec la Thermobox sur les tapis chauffants et laisser chauffer les tapis pendant un cycle de chauffe(jusqu’à l’allumage du ventilateur).

- Déplacer ensuite le barreau à l’extérieur de l’armoire afin de le visualiser avec la caméra thermique.

La cavité rayonnante


2-3 / l’émissivité

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Les thermogrammes ci–dessus mettent en évidence les différences de température mesurées au niveau des trous. Les trous situés sur la facesupérieure du barreau sont de différentes profondeurs : à droite le moins profond et à gauche le plus profond.

Ces trous permettent de mettre en évidence leur différence d’émissivité en fonction de leur profondeur. Ils forment une cavité rayonnante quiréduit les réflexions et permet d’effectuer une mesure thermographique réelle d’un matériau à faible émissivité. Plus le trou sera profond etplus l’émissivité augmentera. Ici le dernier trou, à gauche, a une émissivité proche de 0.98 car sa profondeur est 7 fois supérieure à son dia-mètre. La mesure faite au centre de celui-ci nous donne donc une température très proche de la température réelle du matériau.

Remarque : sur la face avant du barreau, on peut apercevoir une zone chaude. Cette zone est une réflexion spéculaire due à la faible émissi-vité du barreau en aluminium.

- Remplir une boîte de conserve d’eau chaude à mi-hauteur et coller une bande de scotch noir type Chatterton.

Mesure du niveau de remplissage d’une cuve

La mesure de température est réalisable sur le Scotch (émissivité proche de 1) mais pas sur la boite de conserve (émissivité proche de 0).

Le Chatterton noir est très souvent utilisé par les utilisateurs en maintenance industrielle. Lorsqu’ils réalisent des thermogrammes dans desarmoires électriques, ils placent ces petites bandes de scotch sur l’isolant des conducteurs (dont on ne connait pas l’émissivité réelle) de façonà être proche d’une émissivité de 1 et être ainsi certain de mesurer la bonne température.

♦ Objectifs pédagogiques du T.P. :

- Savoir réaliser des réglages de focale corrects (mise au point nette) en mettant en évidence l’importance d’un bon réglage.

- Démontrer l’importance de l’émissivité lors d’une mesure infrarouge.

-Démontrer que l’émissivité n’est pas uniquement fonction du type de matériaux (la cavité rayonnante est très émissive de part sa forme géométrique).

Une infiltration (d’air ou d’eau) est caractérisée par un refroidissement ou une élévation de température sur les parois aux abords de cette in-filtration. La recherche d’infiltration dans le bâtiment est réalisable très simplement à l’aide d’une caméra infrarouge.

♦ Mise en place :

Une ampoule halogène de 20W permet d’échauffer la surface en aluminium d’une « fenêtre »disposée en haut à droite de l’armoire. Cette fenêtre est entourée d’un carton alvéolé et est« jointée » sur la partie métallique de l’armoire. Le joint est volontairement coupé à certainsendroits de manière à mettre en évidence les phénomènes d’infiltration d’air. Ainsi, porteavant fermée, lorsque le ventilateur se met en marche (quand la température du tapis atteint60°C), l’air extérieur s’infiltre par les ouvertures faites dans le joint de la fenêtre. Ces infil-trations d’air sont visibles à l’aide d’une caméra thermique pointée sur la fenêtre à travers lehublot Hawk (voir thermogrammes ci-dessous). Le carton alvéolé a été placé car il dissipebeaucoup moins la chaleur que la tôle de l’armoire, de cette manière nous pouvons bien met-tre en évidence les phénomènes d’infiltrations qui ne seraient pas visibles sur la tôle de l’ar-moire.

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2-4 / Recherche d’infiltrations



Mettre en évidence le refroidissement dûe à une infiltration d’air.




- Fermer la porte de l’armoire

- Viser la fenêtre située sur la paroi droite de la THERMOBOX à travers le hublot infrarouge comme sur l’image ci-contre.

- Se rapprocher le plus possible du hublot.

- Capturer un thermogramme de la fenêtre située sur la paroi droite de la Thermobox quand le ventilateur (refroidissement) est à l’arrêt.

- Ce thermogramme sera le thermogramme de référence, sans infiltration.

Refroidissement à l’arrêt

- Attendre la mise en marche du refroidissement automatique (ventilateur)

- Capturer un thermogramme de la fenêtre située sur la paroi droite de la Thermobox quand le ventilateur (refroidissement) est en marche.

- Les zones froides représentent les infiltrations d’air dans la Thermobox.

Refroidissement à l’arrêt


- Savoir détecter une zone d’infiltration.


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2-5 / Conduction des matériaux

Chaque type de matériaux possède sa propre faculté à conduire la chaleur. Dans un bâtiment, les matériaux utilisés pour effectuer l’isolationseront les moins conducteurs possible afin que le bâtiment garde la chaleur l’hiver et la fraîcheur l’été.

♦ Mise en place :



Apprécier et déterminer la faculté d’un matériau à conduire la chaleur.

♦Préparation de la Thermobox :




- Les thermogrammes seront capturés à une distance de 40 - 50 cm des tapis chauffants.


- Placer 2 types de matériaux différents sur les tapis chauffants et laisser chauffer pendant quelques minutes. Ici les 2 matériaux utilisés sontune plaque de plâtre d’épaisseur 10 mm (à gauche) et une plaque d’aluminium d’épaisseur 1,5 mm (à droite, un scotch noir d’émissivité prochede 1 a été collé afin de s’assurer que la différence de température détectée, n’est pas dûe à une émissivité faible de la plaque d’aluminium).

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Le matériau situé à gauche est moins chaud que celui de droite. On s’aperçoit donc que le plâtre est un bon isolant thermique contrairementà l’aluminium qui lui est très conducteur.


- Introduction à la conduction des matériaux


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2-6 / Caractéristiques importantes des caméras et cadrage thermique

La caméra infrarouge est un outil simple d’utilisation. Attention cependant aux limites technologiques du matériel qui peuvent induire l’uti-lisateur en erreur.


Comprendre les limites technologiques des caméras infrarouges et savoir utiliser la caméra avec un cadrage thermique manuel.

♦ Partie 1 : résolutions spatiales de mesure et d’observation

- Préparer la Thermobox afin d’effectuer une mesure de température sur les câbles parcourus parun courant (voir TP1 : inspection des installations électriques p6).

- Capturer un thermogramme des câbles à une distance de 20 cm.

- Relever la température des câbles mesurée par la caméra.

Note : Les caméras FLUKE disposent d’une fonction d’affichage des températures max et min ainsique d’un curseur de température au milieu de l’écran. Il est préférable d’activer ces fonctions aupréalable.

- Capturer un deuxième thermogramme à une distance de 1,5 m des câbles.

- Relever la température des câbles mesurée par la caméra.

- La température max est inférieure à celle du premier thermogramme à cause de la résolution demesure (IFOV mesuré) de la caméra qui est trop faible dans ce cas.

On comprend donc que la caméra possède une résolution d’observation (les câbles sont correc-tement affichés sur le thermogramme) et une résolution de mesure (la caméra ne donne pas unemesure correcte de la température des câbles sur le deuxième thermogramme).

Introduire les notions de résolution d’observation (IFOV) et résolution de mesure (IFOV mesuré).

♦ Partie 2 : cadrage thermique

- Préparer la Thermobox afin d’effectuer une recherche d’infiltration (voir TP4 : recherche d’infil-tration p12).

- Capturer un thermogramme de la fenêtre située sur la paroi droite de la THERMOBOX en prenantsoin d’avoir l’ampoule halogène sur le thermogramme.


- La visualisation des infiltrations est difficile car il y a un point chaud dans le thermogramme (lalumière).

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- Capturer un deuxième thermogramme dans des conditions strictement identiques sauf que le ca-drage thermique de la caméra est en mode manuel. Ajuster ce cadrage thermique de manière àisoler le point chaud (la lumière).

- Les infiltrations apparaissent beaucoup plus nettement sur le thermogramme car ce point chauda été isolé (il est maintenant hors cadrage thermique).


- Introductions des limites technologiques importantes des caméras.

- Compréhension de l’importance d’un bon cadrage thermique lorsqu’un point chaud est dans le champ de vision de la caméra.

Remarque générale : les caméras infrarouges FLUKE sont fournies avec un logiciel (Smartview) permettant la retouche de tous les paramètresdu thermogramme sauf la mise au point (focale). Ce logiciel est très important car l’utilisateur peut alors capturer ses thermogrammes sur siteavec la caméra en réglage automatique, et une fois de retour au bureau, analyser et modifier les réglages afin d’obtenir des thermogrammesclairs. De plus, le logiciel permet de rajouter divers curseurs de température sur le thermogramme et d’éditer des rapports d’inspections ther-mographiques.

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