Principes Physiques du Rayonnement IR : Le Test
Ce module a couvert le spectre électromagnétique, les lois de Planck, Stefan-Boltzmann et Wien, ainsi que l'émissivité.
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LWIR 8-14 µm
Fenêtre atmosphérique principale. Caméras microbolomètre de maintenance industrielle.
T4
Stefan-Boltzmann : le flux émis varie avec la puissance 4 de la température absolue.
λmax = 2898/T
Wien : le pic d'émission se décale vers les courtes longueurs d'onde quand T augmente.
ε + ρ = 1
Corps opaque : émissivité + réflectivité = 1. Bon émetteur = mauvais réflecteur.
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Dans quelle bande spectrale fonctionne la majorité des caméras de maintenance industrielle ?
Explication : La bande LWIR 8-14 µm correspond à une fenêtre de transmission atmosphérique et au pic d'émission des objets à température ambiante (20-200 °C). Les caméras à microbolomètre non refroidi, majoritaires en maintenance, fonctionnent dans cette bande.
Selon la loi de Stefan-Boltzmann, si la température absolue d'un objet double, son émission de rayonnement...
Explication : La loi de Stefan-Boltzmann donne M = σ × T4. Si T double, M est multipliée par 24 = 16. C'est cet exposant 4 qui rend la thermographie si sensible aux écarts de température.
D'après la loi de Wien, quand la température augmente, le pic d'émission...
Explication : La loi de Wien donne λmax = 2898 / T. Quand T augmente, λmax diminue : le pic se déplace vers les courtes longueurs d'onde. C'est pourquoi un métal en fusion (1500 °C) émet dans le visible tandis qu'une armoire électrique (40 °C) émet dans le LWIR à 9,3 µm.
Parmi ces matériaux, lequel a l'émissivité la plus BASSE en infrarouge (8-14 µm) ?
Explication : L'aluminium poli est un excellent réflecteur infrarouge (ρ ≈ 0,95) et donc un très mauvais émetteur (ε ≈ 0,05). La peinture et le béton, comme la plupart des matériaux non-métalliques, ont des émissivités élevées (> 0,90) dans la bande LWIR.
Une surface peinte en blanc et une surface peinte en noir (peinture non métallisée) ont-elles la même émissivité en infrarouge ?
Explication : La couleur visible (0,4-0,7 µm) et l'émissivité infrarouge (8-14 µm) sont des propriétés à des longueurs d'onde complètement différentes. Les peintures non métallisées, quelle que soit leur couleur visible, ont une émissivité IR très similaire (≈ 0,92-0,95). Seules les peintures métallisées (aluminium, chrome) ont une émissivité IR significativement plus basse.
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