Principes Physiques du Rayonnement Infrarouge
Module 1 / 5
Principes Physiques du Rayonnement IR : Le Test
Ce module a couvert le spectre electromagnetique, les lois de Planck, Stefan-Boltzmann et Wien, ainsi que l'emissivite.
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LWIR 8-14 µm
Fenetre atmospherique principale. Cameras microbolometre de maintenance industrielle.
T4
Stefan-Boltzmann : le flux emis varie avec la puissance 4 de la temperature absolue.
λmax = 2898/T
Wien : le pic d'emission se decale vers les courtes longueurs d'onde quand T augmente.
ε + ρ = 1
Corps opaque : emissivite + reflectivite = 1. Bon emetteur = mauvais reflecteur.
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Dans quelle bande spectrale fonctionne la majorite des cameras de maintenance industrielle ?
Explication : La bande LWIR 8-14 µm correspond a une fenetre de transmission atmospherique et au pic d'emission des objets a temperature ambiante (20-200 °C). Les cameras a microbolometre non refroidi, majoritaires en maintenance, fonctionnent dans cette bande.
Selon la loi de Stefan-Boltzmann, si la temperature absolue d'un objet double, son emission de rayonnement...
Explication : La loi de Stefan-Boltzmann donne M = σ × T4. Si T double, M est multipliee par 24 = 16. C'est cet exposant 4 qui rend la thermographie si sensible aux ecarts de temperature.
D'apres la loi de Wien, quand la temperature augmente, le pic d'emission...
Explication : La loi de Wien donne λmax = 2898 / T. Quand T augmente, λmax diminue : le pic se deplace vers les courtes longueurs d'onde. C'est pourquoi un metal en fusion (1500 °C) emet dans le visible tandis qu'une armoire electrique (40 °C) emet dans le LWIR a 9,3 µm.
Parmi ces materiaux, lequel a l'emissivite la plus BASSE en infrarouge (8-14 µm) ?
Explication : L'aluminium poli est un excellent reflecteur infrarouge (ρ ≈ 0,95) et donc un tres mauvais emetteur (ε ≈ 0,05). La peinture et le beton, comme la plupart des materiaux non-metalliques, ont des emissivites elevees (> 0,90) dans la bande LWIR.
Une surface peinte en blanc et une surface peinte en noir (peinture non metallisee) ont-elles la meme emissivite en infrarouge ?
Explication : La couleur visible (0,4-0,7 µm) et l'emissivite infrarouge (8-14 µm) sont des proprietes a des longueurs d'onde completement differentes. Les peintures non metallisees, quelle que soit leur couleur visible, ont une emissivite IR tres similaire (≈ 0,92-0,95). Seules les peintures metallisees (aluminium, chrome) ont une emissivite IR significativement plus basse.
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