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Comment fonctionne un pyromètre 2-couleurs (Bichromatique) ?

Voici quelques applications (parmi de nombreuses autres) pour lesquelles un pyromètre 1-Couleur (monochromatique) ne donne pas une mesure correcte de la température :

  1. Petites cibles (ne remplissant pas totalement le cône de visée).
  2. Présence de poussières, fumées ou vapeurs dans le chemin de visée.
  3. Fenêtre de visée (hublot) se salissant rapidement ou difficile à maintenir propre.
  4. Cible dont l’émissivité change avec une modification de son état de surface.

Un pyromètre 2-Couleurs, tel un capteur de la série Endurance, peut donner des mesures correctes dans ces circonstances.

 

Qu’est-ce qui différencie un pyromètre 2-Couleurs (bichromatique) d’un pyromètre 1-Couleur (monochromatique)?

Un pyromètre 2-Couleurs consiste en 2 pyromètres 1-Couleur dans le même boîtier. Il utilise deux détecteurs travaillant à des longueurs d’onde différentes, mais mesurant le même point sur la cible.

 

Schéma d’implantation en sandwich des deux détecteurs d’un pyromètre 2-Couleurs

Schéma d’implantation en sandwich des deux détecteurs d’un pyromètre 2-Couleurs

 

Sans atténuation du signal.

Considérons la courbe bleue du graphique ci-dessous. Un pyromètre 2-Couleurs vise un corps noir (émissivité 1,00) à une température de 1 500 °C. En accord avec la loi de Planck, ses deux détecteurs donnent un signal proportionnel aux énergies données par la courbe bleue.

Le détecteur #1 qui travaille à la longueur d’onde λ1 reçoit 500 unités d’énergie

Le détecteur #2 qui travaille à la longueur d’onde λ2 reçoit 1 000 unités d’énergie

Un pyromètre 2-Couleurs étant un pyromètre de rapport, calcule le rapport des deux valeurs soit 1 000/500 = 2. Il sera calibré pour indiquer une température de 1 500 °C lorsque le rapport des énergies reçues sera de 2.

 

 

Courbe de Planck pour un pyromètre 2-couleurs visant un corps noir à une température de 1 500 °C

Courbe de Planck pour un pyromètre 2-couleurs visant un corps noir à une température de 1 500 °C

 

Avec atténuation

Maintenant, que se passe-t-il si l’énergie reçue par les détecteurs est réduite (ouverture du corps noir réduite, fenêtre de visée poussiéreuse, fumée dans le chemin de visée) ? La courbe marron du graphique montre un exemple avec une atténuation de 90 %. Une telle atténuation est identique à une variation d’émissivité de 1,00 à 0,10.

Le détecteur #1 ne recevra plus que 50 unités d’énergie.

Le détecteur #2 ne recevra plus que 100 unités d’énergie.

Les deux énergies ont été réduites de 90 %, mais le rapport de ces dernières (100/50) n’a pas changé, il est toujours de 2 et pour cette raison le pyromètre 2-Couleurs continuera à indiquer 1 500 °C. L’atténuation du signal a bien sûr une limite, elle ne peut pas être de 100 % ! Elle est généralement limitée à 95 %.

 

Pente-E

Par principe, un pyromètre 2-Couleurs donne une température exacte aussi longtemps que les énergies mesurées pas les deux détecteurs sont affectées de manière identique. Malheureusement, il existe certaines applications pour lesquelles cette condition n’est pas respectée. Dans le cas des métaux liquides par exemple l’émissivité n’est pas identique pour les deux longueurs d’onde. Dans ce cas, l’utilisateur devra ajuster le réglage « Pent-E » (modification de l’amplification du signal d’un détecteur) pour se remettre dans les conditions idéales.

Comment ce réglage peut-il être fait ? Tous les pyromètres 2-Couleurs possèdent un réglage « Pente-E ». Dans le cas de la mesure d’un métal liquide par exemple, ce réglage sera ajusté jusqu’à obtention de la bonne température obtenue à l’aide d’un thermocouple. Le réglage fait, le pyromètre 2-couleurs indiquera la température correcte, quelles que soient les conditions de mesure (petite cible, poussières, fumées, etc.) aussi longtemps que la constitution du métal ne changera pas.

 

Voir le prochain article : Mesure précise de la température infrarouge >>

 

Qu'est-ce qu'un pyromètre?

 Un système qui, en comparant une source, dont la température doit être mesurée, à une source d'éclairement standard (habituellement comparée par l'æil humain), détermine la température de la première source.