Optique
Au début de la chaîne de mesure, on trouve un système optique qui se compose principalement de lentilles optiques. Il reçoit le rayonnement infrarouge émis par un point de mesure et le concentre sur un détecteur.
Distance de mesure et champ de mesure
L’optique des thermomètres infrarouge est généralement décrite par le rapport de la distance de mesure au diamètre du point de mesure (E:M ou D:S). Le rapport de distance décrit la taille du point de mesure à une distance donnée. Afin d’éviter toute erreur du résultat de mesure, l’objet de mesure doit être supérieur ou égal au champ de vision du capteur.
Si l’objet de mesure n’occupe qu’une partie du point de mesure, les augmentations de température ne sont affichées que sous la forme d’une valeur moyenne entre les parties de surface chaude et froide. Si, par exemple, une connexion électrique présente une résistance ohmique plus élevée en raison d’un contact corrodé et qu’elle chauffe donc de manière inadmissible, il ne s’agit que d’un léger échauffement dans le cas de petits objets et de points de mesure trop grands, de sorte que des situations potentiellement dangereuses ne peuvent être détectées.
Matériaux des lentilles et fenêtres
En raison de la dépendance du comportement de transmission par rapport à la longueur d’onde, les matériaux des lentilles et des fenêtres ne peuvent être utilisés que pour certaine intervalles de longueurs d’onde. Les illustrations suivantes montrent les intervalles de longueurs d’onde ainsi que la transmission des lentilles et des matériaux de fenêtres typiques pour les thermomètres infrarouge.
Pour certaines mesures, par exemple dans des récipients à réaction, des fours ou des chambres à vide, il est généralement nécessaire de mesurer à travers une fenêtre de mesure appropriée. Lors de la sélection d’un matériau de fenêtre, les valeurs de transmission de la fenêtre doivent être adaptées à la sensibilité spectrale du capteur. Le verre de quartz (SiO2) convient pour une utilisation à des températures de mesure élevées, à des températures basses et à des longueurs d’onde comprises entre 8 et 14 µm. Des matériaux spéciaux transparents aux infrarouges tels que le germanium (Ge), le silicium (Si) ou le sulfure de zinc (ZnS) sont à utiliser.
Lors du choix de la fenêtre, la résistance à la température, la résistance à la pression, la résistance chimique et le diamètre du matériau de la fenêtre doivent également être pris en compte. Par exemple, une fenêtre d’un diamètre de 25 mm, qui doit résister à une différence de pression atmosphérique, doit avoir une épaisseur de 1,7 mm. Pour aligner le capteur avec l’objet à mesurer (par ex. dans un récipient sous vide), il peut être pratique d’utiliser des matériaux de fenêtre qui sont également transparents dans la zone visible.
Les fenêtres avec des couches antireflet ont une transmission beaucoup plus élevée (jusqu’à 95%). La perte de transmission peut être corrigée par le réglage de transmission sur l’appareil, à condition que le fabricant ait spécifié la transmission pour l’intervalle de longueurs d’onde correspondant. Sinon, elle peut être déterminée expérimentalement avec le thermomètre infrarouge utilisé et un émetteur de référence.
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