Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les technologies des caméras thermiques sont basées sur des matrices de détecteurs quantiques ou thermiques. Les caméras sont caractérisées dans les deux espaces de l'imagerie thermique et de la mesure thermographique. On explique le saut technologique depuis les appareils à balayage mécanique, ainsi que les progrès à réaliser. La thermographie s'est développée dans toutes les applications de la thermique, en recherche et développement, en maintenance, en prévention, puis dans le bâtiment dès 2005. Elle connaît une croissance plus lente en contrôle de produits et de procédés et en contrôle non -destructif, CND.
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The technologies of thermal imaging cameras are based on quantum or thermal sensor arrays. The cameras are characterized in the fields of thermal imaging and thermographic measurement. The technological evolution from mechanical scanning devices, as well as the progress to be made, are explained. Thermography has developed in every application of thermics, research and development, maintenance, prevention and the construction sector in 2005. Its development is slower in the control of products and processes and in non-destructive control (NDC).
Auteur(s)
-
Dominique PAJANI : Ingénieur de l’École centrale de Lyon - Président de l'association Institut de la Thermographie - Expert près la Cour d'appel de Versailles
-
Luc AUDAIRE : Ingénieur-docteur - Microélectronicien au Laboratoire Infrarouge - Département Optronique CEA Grenoble/DTA/LETI - Article mis à jour par Dominique PAJANI
INTRODUCTION
Cet article fait suite à un premier article qui traite des principes et mesure de la thermographie [R 2 740].
Dans ce second article, nous ferons une approche assez large des détecteurs et des senseurs, en restant dans l’orientation de la thermographie de mesure.
Nous structurerons, dans deux espaces, les caractéristiques de la caméra thermique en y distinguant les deux grandes familles technologiques. Nous survolerons l’optique instrumentale, l’électronique analogique d’instrumentation et l’électronique numérique. La caméra sera enfin placée dans un système de thermographie.
L’article se poursuit par un exposé des applications de la thermographie et des utilisations des caméras thermiques.
Le lecteur trouvera dans « Pour en savoir plus » des renseignements sur les normes et la bibliographie.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
infrared | application | Thermal camera | measurement
VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 2001 par Dominique PAJANI, Luc AUDAIRE
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Détecteur, senseur, caméra et système2. Thermographie et utilisation des caméras thermiques
2.1 Contribution de la thermographie
La technique de la thermographie apporte une contribution spécifique aux mesures des températures ou des flux. C’est une technique à la fois instantanée, globale, discriminante et discrète.
-
Instantanée, puisque les mesures peuvent être faites à cadence élevée. C’est la préparation, la maîtrise des situations et l’interprétation, qui fixent la durée d’une campagne de mesure.
-
Globale, puisque la caméra fournit une image thermique de l’ensemble de la scène thermique qu’elle observe. Un simple coup d’œil sur l’image peut alors dénoncer un défaut très localisé dans un ensemble complexe (armoire électrique en maintenance par exemple).
-
Discriminative, tant spatialement (résolution spatiale) que thermiquement (résolution thermique).
-
Discrète, la caméra observe sans contact (à distance) et passivement (elle reçoit le rayonnement). Généralement, l’action de mesurer n’interfère pas sur le résultat de la mesure. La thermographie est une technique de mesure non intrusive. Nous avons dit « généralement » ; la caméra peut, en effet, perturber l’image thermique lorsqu’elle est très proche de la scène observée (la température d’environnement n’est alors pas uniforme) – c’est le cas en micro-électronique – ou lorsque la scène est de faible émissivité – c’est souvent le cas sur cartes électroniques. Dans d’autres cas, il est impératif ou conseillé de modifier certaines propriétés de la situation de mesure pour réaliser des mesures (augmentation de l’émissivité, masquage de sources chaudes de l’environnement...), ce qui limite l’aspect non intrusif de la technique.
La thermographie s’impose par ses qualités dès lors que d’autres techniques sont inapplicables, trop complexes ou intrusives comme dans les cas :
-
du manque d’accessibilité (mesure de réfractaires de cheminée d’usine) ;
-
de pièces sous tension électrique (lignes haute tension) ou sous rayonnements ionisants (nucléaire) ;
-
d’objets trop petits pour être instrumentés par des thermocouples (électronique)...
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Thermographie et utilisation des caméras thermiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - DESVIGNES (F.) - Détection et détecteurs de rayonnements optiques - Masson. Paris (1987).
-
(2) - GAUSSORGUES (G.) - Détecteurs infrarouges - Techniques de l’Ingénieur. [E 4 060]. Traité Électronique (09-1996).
-
(3) - ROGALSKI (A.) - Quantum well infrared photodetectors among the other types of semi-conductor infrared detectors. Proceedings of Infrared Workshop – Advanced Infrared Technology and Applications - Atti della fondazione GIORGIO RONCHI. Capri. 21 p. (1995).
-
(4) - FASKA (T.S.) et coll - Staring LWIR MBT ® Quantum-Well Sensor Performance Using the Commercial Infrared ImagIR™ Camera System - T.S. Santa Barbara Focalplane. SPIE Vol. 1969-25, 20 p. (1993).
-
(5) - METSCHULEIT (J.), GRAFF (J.) - Stability evaluation of staring InSb Imagers - AMBER. 14 p. (1995).
-
(6) - BAKER (I.M.) et coll - Infrared...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Vocabulaire international de métrologie. Concepts fondamentaux et généraux et termes associés. 91 p. Téléchargeable sur http://www.bipm.org. - JCGM 200:2012 VIM - 2012
-
Thermographie infrarouge. Vocabulaire relatif à la caractérisation de l’appareillage. 8 p. - NF A 09-400 - Décembre 1991
-
Thermographie infrarouge. Caractérisation de l’appareillage. 13 p. - NF A 09-420 - Avril 1993
-
Thermographie infrarouge. Méthodes de caractérisation de l’appareillage. 17 p. - NF A 09-421 - Décembre 1994
-
Grandeurs et unités. Partie 7 : lumière. - NF ISO 80000-7 - Février 2009
-
Performance thermique des bâtiments. Détection qualitative des irrégularités thermiques sur les enveloppes de bâtiments. Méthode infrarouge. - NF EN 13187 - Juillet 1999
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs
Constructeurs
Au-delà de l'habilité indispensable en marketing et en applications, le concepteur se doit de connaître, mettre en œuvre et maîtriser :
-
la thermographie instrumentale ;
-
la mesure des grandeurs physiques ;
-
les rayonnements ;
-
l'optique ;
-
l'optico-mécanique ;
-
la mécanique ;
-
la thermique ;
-
les détecteurs ;
-
la cryogénie ;
-
l'électronique analogique instrumentale ;
-
l'électronique numérique ;
-
le traitement analogique et numérique du thermosignal ;
-
le traitement numérique de l'image thermique ;
-
le vidéosignal ;
-
la conception et le développement industriels, liés à l'ergonomie des appareillages et des interfaces-opérateur.
On peut rajouter d'autres domaines : les systèmes asservis multivariables (pour la compensation de dérive), la compatibilité électromagnétique, l'acoustique, etc.
Prestataires de service
Ils sont devenus légions depuis l'avènement des caméras à matrice. Les...
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