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Thermographie infrarouge

UE Electif

Responsable(s) du contenu pédagogique


Total crédits : 2
Total heures : 24 (24 TD)


Prérequis

Rayonnement thermique, corps noir, lois de Planck, Wien et Stephan-Boltzmann. Mesures de
température par rayonnement, d'émissivité, de température d'environnement et de température
apparente. Relation entre la température d'un objet et sa température apparente


Objectif

La thermographie infrarouge est une technique non-intrusive de mesure radiométrique basée sur la
théorie de rayonnement du corps noir et relève de la cartographie bidimensionnelle de distribution du
flux radiatif rayonné par une surface. La vidéo est en plus utilisée pour visualiser les champs de flux et
pour obtenir des données globales de la température. Les températures élevées, difficilement mesurables
par des techniques de sondes à contact thermique peuvent aisément être mesurées par thermographie
dont l'un des avantages est le temps de réponse très court (de l'ordre du μs) qui ne nécessite pas
l'établissement d'équilibre thermique entre le capteur de mesure et l'objet mesuré.
La gamme d'applications de la thermographie infrarouge est étendue, cependant, les techniques de
mesure sans contact thermique impliquent généralement des difficultés de mise en oeuvre résultant du
principe physique du processus de rayonnement. Ces techniques de mesure et applications concernent la
radiométrie, les mesures globales de la température et du flux thermique radiatif, la visualisation et détection
pour la localisation de la transition de l'écoulement.
En thermiques du bâtiment et des processus industriels, l'imagerie thermique sert à la localisation des
fuites, la détection des défauts, la vérification du séchage, la visualisation des pertes d'énergie, dans la
rénovation de bâtiments, la détection de défauts d'étanchéité à l'air, la vérification de l'humidité des
toits en terrasse, les applications de chauffage, de ventilation et de climatisation, la protection contre les
incendies et le traitement précoce de moisissures, etc...


Programme

1. RADIOMETRIE
1.1 Détecteurs d'énergie et détecteurs de photons :
¥ Détecteurs d'énergie : (thermopiles/thermocouples, Pyroélectrique, Ferroélectrique,
Thermistances, bolomètres et micro-bolomètres, micro-barrettes)
¥ Détecteurs de photons : photovoltaïques (SI, GE, GaAs, InSb, InGaAs), photoconducteurs
(PbS, PbSe, HgCdTe), photoémissifs (PtSi), photoélectriques infrarouge à puits quantique
- QWIP (GaAs/AlGaAs)
1.2 Techniques de mesures globales de la température et du flux thermique
o Bases théoriques pour les mesures de température par IRT
o Thermométrie bi-chromatique
1.3 Chaîne de mesures thermiques indirectes par caméra Infrarouge
¥ Différents types de capteurs
¥ La chaîne radiométrique
¥ Procédure NUC, CNUC et NETD
¥ Résolution spatiale
2. THERMIQUE DU BATIMENT ET DE THERMOGRAPHIE
2.1 Mesure par rayonnement de température, d'émissivité, de température d'environnement et de
température apparente.
2.2 Thermographie des fenêtres
2.3 Réflexion et facteur de réflexion : notions de mesure thermographique
¥ Réflexion spéculaire et diffus en imagerie thermique
¥ Image d'énergies émises et image d'énergies réfléchies dans l'émission apparente.
¥ Incidence sur la mesure des températures des vitrages
2.4 Thermographique aérienne des villes
¥ Définition et spécificité
o Contribution aux économies d'énergie (sujet controversé).
o Capacité de détermination de bilan thermique ou énergétique.
o Relation entre déperdition en toiture et déperdition du bâtiment.
o Thermographie aérienne et accession aux façades.
Travail en autonomie :
Mini-projets d'étude de cas (DM, etcÉ)


Compétences attendues

Autonomie dans la gestion du travail - proposition de solutions innovantes – être capable
de résoudre des problèmes non connus avec des méthodes non connues
- Savoir choisir les composants radiométriques IR x

Autonomie dans l'exécution – être capable de résoudre un problème connu et de choisir
la méthode de résolution parmi les méthodes connues :
- Savoir utiliser les méthodes de mesures thermiques IR X
- Savoir appliquer les méthodes dans les applications spécifiques IR aux systèmes et aux bâtiments


Mode d'évaluation

Modalités de suivi du travail en autonomie :
Validation présentielle et à distance

Modes d'évaluations :
DM


Bibliographie

¥ Maldague X., Theory and practice of infrared technology for Nondestructive Testing, John Wiley& Sons
Inc., New-York, 2001, ISBN: 978-0-471-18190-3
¥ Modest, M.F., Radiative Heat Transfer, McGraw-Hill Publishers, 1993. pp. 9, 16, ISBN: 978-0-12-386944-
9
¥ Holman, J.P., Heat Transfer, McGraw-Hill Publishers, 1986. pp 373-379, ISBN: 978-0-071-00487-9
¥ D. Pajani et L. Audaire. Thermographie. Techniques de l'Ingénieur. R 2740, R 2741, R 2742 et R 2743.
Septembre 2001
¥ D. Pajani, la thermographie du bâtiment, Principes et applications, Eyrolles, 2010.
¥ Meola, C. InfraredThermography: RecentAdvances and Future Trends; Bentham Science:
New York, NY, USA, 2012, ISBN:978-1-60805-521-0



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