thermomètre laser

[invite8a5e1d55]

Bonjour à tous,

Suite un récent cours de physique sur le transfert de chaleur, notamment par rayonnement, je me pose une question. Les thermomètres laser mesurent la puissance émise par un corps et en déduisent la température du corps. mais comment font-ils pour connaître le coefficient d' émissivité du corps?

d'après la formule P = e * constante_de_stefan_boltzman * S * T^4

Donc si la photodiode du thermomètre mesure la puissance émise par le corps, il peut en déduire T:

T=[P/(e* constante_de_stefan_boltzman * S)]^(1/4)

Mon problème c'est que le résultat sera très différent si on mesure de Acier inoxydable meulé dont e vaut 0.11 ou si on mesure un corps noir ou e = 1.

Alors comment se problème est-il résolut?

Merci d'avance
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[invitecaafce96]

bonjour,
Parlons plutôt de thermomètre infrarouge , le laser n'ayant rien à voir en l'affaire ...Le mien fonctionne avec une émissivité préréglée à 0.95, "un grand nombre de matériaux ont une valeur qui se situe approximativement à cette valeur " dixit la notice .
Ensuite , sur les surfaces brillantes, coller un morceau de ruban adhésif ou peindre une petite surface en noir mat .
Mon problème étant de mesurer la température de disques de frein , je retrouve les bonnes valeurs de T, en affichant une émissivité de 0.8 sur mon appareil .

[invite8a5e1d55]

oui en effet j'aurais plutot du utiliser le terme thérmomètre IR, le laser ne servant qu'ˋa pointer la surface si j'ai bien compris.

Donc si j'ai bien compris ta réponse, on peut régler ce coefficient sur l'instrument en fonction de la mesure.

Autre question : La photodiode mesure la puissaance émise par le corps mais cette puissance diminue avec la distance. Alors pour réaliser la mesure faut-il se placer a une distance précise du corps? Peut-on modifier ce paramètre?

Merci d'avance

[invitecaafce96]

re,
C'est juste, je peux régler l'émissivité de 0.1 à 1 .
Le capteur travaille dans un angle solide et je suppose que le laser mesure la distance ( ou alors, la surface témoin de mesure), et encore , en a t on besoin ???:
" La proportion de la distance par rapport à la dimension de la surface témoin est de 6 pour 1 ; cela signifie que la surface témoin a un diamètre d'env. 10 cm pour une distance de mesure de 60 cm ".
Bien sûr, le point ou la surface à mesurer doit être compris dans la surface témoin . Dans ce cas, on obtient la T moyenne de la surface témoin .
Aucune limite mini ou maxi en distance n'est donnée . Précision +/- 2.5% . C'est un appareil dans les premiers prix .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8a5e1d55]

Peut-etre la distance est effectivement mesuré car autrement comment tenir compte de la diminution de la distance avec le carré de la distance?

Merci pour ton aide.

[invitecaafce96]

Re,
Cela paraît juste : la distance ( ou la surface ) doit être mesurée .

[invite8a5e1d55]

merci beaucoup de ton aide, discussion très interessante.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Non. Si seule une partie de l'objet est mesurée (la diode est petite par rapport à l'image de l'objet), la puissance totale que tombe sur la diode ne dépend pas de la distance. Car si vous vous rapprochez, plus de puissance tombe sur la lentille de focalisation, mais plus grande est l'image formée. La puissance qui tombe "par pixel" ne dépend pas de la distance de l'objet, mais uniquement de l'ouverture numérique (le "diaphragme").
Mais si la source est ponctuelle (une étoile, par exemple), alors la puissance qui tombe sur un pixel dépend de la distance à l'étoile.
Au revoir.

[invite8a5e1d55]

daccord je comprend mais alors dans ce cas la mesure n est pas efficace si l object est très petit?

[invite936c567e]

Bonjour

daccord je comprend mais alors dans ce cas la mesure n est pas efficace si l object est très petit?

En effet, la mesure est fausse si l'objet apparaît trop petit pour le capteur. C'est la raison pour laquelle il est important de choisir un modèle de thermomètre dont l'angle d'ouverture pour être compatible avec la taille de la cible et sa distance à l'appareil.

[invitecaafce96]

Re,
Oui, c'est bien dit dans ma notice : si la surface à mesurer est plus petite que la surface témoin , on obtient la MOYENNE de la surface témoin - voir mon post 4 - Reste à s'approcher au maximum .

[invite9a9891ae]

Bonjour,

Il y a quand même quelque chose d'étonnant la distance doit être importante. En effet un corps émet des IR comme un lampe de poche émet de la lumière. Hors si je prend une lampe de poche et que j'éclaire une feuille A4(capteur IR) et que je recule la lampe de poche(source d'émission), les rayons lumineux sont plus répartis puisque l'image circulaire s'agrandit. Donc dans le cas du thermomètre IR, si on recule la source d'émission(objet à mesurer), Les rayons IR qui arrivent au capteur sont plus répartis, certain passement même à côté du capteur à cause du plus grand angle d'émission due à la distance de la source non?

[invite9a9891ae]

voici un croquis de ce que je dis n'est-ce pas cela?

[invite936c567e]

On a dit que le corps à mesurer ne devait pas être trop petit.

Si tu perds les rayons figurés en rouge en changeant la distance, alors tu en gagnes d'autres émis par la surface qu'il y a autour. Globalement, ça compense.


Un mur blanc te paraîtra toujours aussi lumineux, que tu le regardes à 1 mètre de distance ou à 2 mètres. Ici c'est le même principe.

[invite6dffde4c]

Re.
Vos dessins ne sont pas du tout adaptés aux thermomètres IR.
Un thermomètre IR est fait comme un appareil photo, avec une lentille qui forme l'image de l'objet.
À la place de la pellicule ou du capteur habituel on trouve un capteur IR qui ne voit qu'une petite zone de l'objet (voir message de PA5CAL).
A+

[invite8a5e1d55]

re

Je n'ai pas très bien compris la réponse de Pascal à electroinfo comment ça si on perd des rayons, Il y en a d'autre qui apparaissent? pouvez-vous préciser svp?

merci d'avance

[invitecaafce96]

Re,
J'ai donné la géométrie de mon appareil ( post 4) , dessinée dans la notice : le capteur est ponctuel, placé au sommet d'un cône angle solide qui s'ouvre sur la zone mesurée avec le rapport 6 entre la longueur et le diamètre .

[invite2313209787891133]

Bonjour

Sur certains thermomètres IR on peut mesurer une cible très petite (environ 1cm) ; j'ai d'ailleurs un modèle comme celui ci, équipé de 2 pointeurs laser pour visualiser le diamètre de la cible. A une certaine distance (environ 20cm) les 2 pointeurs visent le même point.

[invite2313209787891133]

re

Je n'ai pas très bien compris la réponse de Pascal à electroinfo comment ça si on perd des rayons, Il y en a d'autre qui apparaissent? pouvez-vous préciser svp?

merci d'avance

Quand tu prend un objet en photo il est aussi lumineux sur l'image (à ouverture/vitesse/iso constant) que tu te trouve proche ou éloigné de cet objet. Ici le principe est le même.

[invite936c567e]

Je n'ai pas très bien compris la réponse de Pascal à electroinfo comment ça si on perd des rayons, Il y en a d'autre qui apparaissent? pouvez-vous préciser svp?

Comme le dessin le suggère, parmi les rayons émis par chacun des points de la surface de l'objet seul situés dans un cône atteignent effectivement l'entrée du capteur. Ainsi, si l'on double la distance entre l'objet et le capteur (et en admettant que les dimensions du capteur sont petites devant cette distance), l'angle solide de ce cône est divisé par quatre, et donc chaque point éclaire quatre fois moins l'entrée du capteur.

Mais le dessin oublie de représenter un fait important : de son côté, le capteur ne voit que la surface de l'objet située dans un cône d'angle solide déterminé (tous les rayons reçus avec une trop forte incidence par l'entrée du capteur ne sont pas vus). De sorte que si l'on double la distance entre l'objet et le capteur, ce dernier voit une surface quatre fois plus grande de l'objet (ou dit autrement, quatre fois plus de points).

Globalement, on double la distance, mais le capteur mesure toujours la même quantité de rayonnement.

Ceci reste valable tant que la surface de l'objet continue d'occuper toute le cône de vision du capteur. Si l'objet est trop petit ou si l'on s'éloigne trop, on ne mesure plus qu'une moyenne entre la température de l'objet et de celle de ce qu'on voit autour ou derrière (les questions d'émissivité étant laissées de côté).

[invite936c567e]

Voici un petit dessin pour illustrer ce qui se passe quand on rapproche le capteur (à droite) de l'objet (à gauche).

[invite936c567e]

Oups... il faut lire :

« Comme le dessin le suggère, parmi les rayons émis par chacun des points de la surface de l'objet, seuls ceux situés dans un cône atteignent effectivement l'entrée du capteur. »