Pyromètres
(74)Les pyromètres sont des dispositifs qui permettent de mesurer la température sans contact. Grâce à leur large plage de mesure et leur rapidité, ils sont utilisés dans de nombreuses applications : systèmes de chauffage et de refroidissement, HVAC, transport (notamment pour l'entretien des véhicules, pas seulement des voitures), dans l'industrie alimentaire, pharmaceutique et même dans le secteur énergétique. Il est important de noter que cette méthode de mesure permet d'examiner des éléments rotatifs (détection de points de friction), des connexions sous tension (sections avec résistance élevée) ou des objets dans des zones dangereuses. Compte tenu de ce large spectre d'applications, examinons la fonctionnalité des pyromètres et leurs principales caractéristiques.
Principe de fonctionnement
Les pyromètres utilisent le phénomène de rayonnement thermique pour mesurer la température. Tous les corps dont la température dépasse le zéro absolu émettent des ondes électromagnétiques. Leur longueur d'onde se situe dans la plage de la lumière infrarouge (IR). En mesurant l'intensité de ce rayonnement, il est possible d'estimer avec une grande précision la température de l'objet. Dans les pyromètres, on utilise pour cela un élément optoélectronique sensible à la lumière. Pour que la mesure soit effectuée dans une zone spécifique, les rayons infrarouges sont focalisés sur la surface sensible à la lumière à l'aide d'une simple lentille. Les données sont traitées par un convertisseur A/N et un circuit spécialement programmé.
Types de pyromètres
La principale et la plus évidente classification des pyromètres est liée à leur utilisation et leur construction. Bien que le principe de fonctionnement soit identique pour tous les appareils, ils diffèrent par leur précision et leur fonctionnalité (décrites plus bas).
Pyromètres portables
Les plus courants sont les pyromètres portatifs, où l'élément de mesure est placé sur une poignée. Dans la plupart des modèles, la poignée contient un compartiment pour les piles, et un gâchette située en haut sert à activer la mesure. Cela permet de manipuler l'appareil d'une seule main et de l'orienter facilement vers l'objet à mesurer. Sur la poignée se trouve le module du pyromètre avec la lentille, et du côté de l'opérateur, un écran (généralement LCD) qui affiche les résultats et les réglages, ainsi que des boutons pour les modifier. Le format et l'utilisation des dispositifs portables sont généralement uniformes, quel que soit leur usage spécifique. Les fonctions spécifiques de ces appareils sont décrites ci-dessous.
Pyromètres pour l'automatisation industrielle
Dans le cas des pyromètres utilisés dans les systèmes d'automatisation, le module de mesure est beaucoup plus compact afin qu'il puisse être installé dans différentes orientations et dans des espaces restreints. L'alimentation et les données des mesures sont transmises par des connecteurs industriels standard, de sorte que ce module n'est pas une unité autonome. Dans la plupart des cas, ils sont installés de manière statique. Comme ils peuvent mesurer à une certaine distance et qu'ils fonctionnent dans une plage de température relativement large, dans les environnements industriels, ils servent à mesurer sans contact la température des fours, des éléments à températures extrêmes, et dans les systèmes nécessitant une hygiène élevée (industries alimentaire, chimique, pharmaceutique, etc.). Comme l'élément sensible à la lumière est connecté à un contrôleur externe, les mesures peuvent être effectuées plus rapidement (avec une fréquence plus élevée) qu'avec les appareils portables.
Fonctions supplémentaires des pyromètres
La fonctionnalité des pyromètres destinés aux systèmes d'automatisation dépend du modèle : ils peuvent être hautement configurables ou servir de capteur thermique. Dans les modèles portables, les fabricants dotent les appareils de nombreuses fonctions qui facilitent la collecte des mesures, en particulier celles qui sont courantes et effectuées périodiquement. Lors du choix d'un pyromètre, il est conseillé de réfléchir à la manière dont les capacités étendues d'un modèle affectent l'ergonomie du travail.
Résolution optique et viseur laser
L'équipement standard des pyromètres portatifs comprend un viseur laser, qui indique la surface mesurée. Il convient de noter qu'il ne s'agit pas d'un point unique. En raison du principe de fonctionnement, le pyromètre mesure l'intensité du rayonnement émis dans une certaine zone.
Les caractéristiques optiques sont fournies dans le manuel pour que l'utilisateur sache à quelle distance effectuer la mesure. L'élément le plus important de cette spécification est la résolution optique, qui indique la zone d'où les ondes électromagnétiques sont recueillies pour la mesure. Le rayonnement infrarouge est focalisé sur l'élément sensible à la lumière à l'aide d'une lentille – le champ de vision du pyromètre peut donc être décrit comme un cône dont le sommet est situé sur l'élément de mesure et perpendiculaire à sa surface. Plus on s'éloigne de la lentille, plus la zone de collecte du rayonnement infrarouge s'élargit (ce qui réduit la précision de la mesure à de plus grandes distances). Dans la plupart des pyromètres, le faisceau laser indique la hauteur du cône, mais certains modèles émettent des faisceaux supplémentaires qui marquent le périmètre de la base, montrant à l'opérateur la surface exacte mesurée. Cela est particulièrement utile lors de la collecte de données dans des installations complexes de chauffage, de refroidissement, ou de HVAC, où les tuyaux et conduits sont très proches les uns des autres.
En ce qui concerne les facteurs qui influencent les résultats de la mesure, il est important de se rappeler que presque tous les corps réfléchissent le rayonnement infrarouge provenant d'autres sources (de la même manière qu'ils réfléchissent la lumière visible), de sorte que la température ambiante influence les résultats de la mesure dans une certaine mesure (généralement minime).
Alarmes sonores et visuelles
Dans certaines situations, l'utilisateur du pyromètre ne s'intéressera pas à une température précise, à moins qu'elle ne dépasse des valeurs seuils. Cela se produit, par exemple, lors des inspections régulières, lorsque l'on vérifie si certaines zones ou éléments de l'installation ne sont pas en surchauffe ou en sous-refroidissement. C'est pourquoi certains modèles de pyromètres permettent de définir des valeurs seuils et d'émettre une alarme sonore et/ou visuelle lorsque la température mesurée sort de la plage définie. Cette fonction simple accélère considérablement de nombreuses tâches de maintenance et de service.
Fonctions MIN, MAX, AVG, etc.
Lors de la mesure sur des objets à température variable (par exemple, des composants thermorégulateurs, des points de systèmes HVAC), il est utile de disposer d'une fonction permettant à l'appareil de mémoriser les valeurs extrêmes relevées sur une période donnée. Les fonctions MIN et MAX indiquent la température la plus basse et la plus élevée mesurée par l'appareil pendant que l'on appuie sur la gâchette d'activation. En outre, la fonction moyenne (AVG) est souvent présente, permettant, par exemple, de mesurer de grandes surfaces, comme des réseaux hydrauliques/pneumatiques ou des panneaux photovoltaïques, pour estimer les pertes globales et optimiser le rendement.
Mémoire des mesures et communication
Si le pyromètre doit être utilisé fréquemment et régulièrement, comme lors de l'inspection de grandes installations, il peut être intéressant d'investir dans un appareil avec des fonctionnalités avancées, telles que la mémoire intégrée et la possibilité d'exporter les résultats vers un ordinateur (pour un traitement ultérieur ou la création de rapports). Ces modèles communiquent via des protocoles sans fil (Bluetooth, WiFi), des connecteurs courants (USB), et parfois ils prennent en charge des cartes mémoire amovibles. Les informations collectées peuvent être facilement exportées dans un fichier et analysées ou utilisées pour générer des rapports.
Paramètres importants des pyromètres
Lors du choix d'un pyromètre, en plus des fonctionnalités décrites ci-dessus, il est essentiel de prendre en compte plusieurs paramètres clés. Le premier est, bien sûr, la plage de mesure, qui définit la plage thermique dans laquelle l'appareil fonctionne. La résolution de mesure sera également importante. De plus, la plupart des appareils permettent un ajustement du coefficient d'émissivité (déterminé, par exemple, par le matériau, l'état, la texture et l'angle d'observation de l'objet mesuré).
Les préférences personnelles incluent la taille et le poids de l'appareil, ainsi que la taille de l'écran. Il convient également de vérifier si le pyromètre est fourni avec des accessoires, comme des sondes, des thermocouples, des étuis ou des mallettes de transport. Si l'appareil doit être utilisé fréquemment, il peut être intéressant d'opter pour un modèle alimenté par une batterie rechargeable. Pour une utilisation professionnelle, un facteur important sera le certificat d'étalonnage du capteur. Il est également pertinent de prêter attention au de gré de protection (étanchéité), qui est souvent très élevé (par exemple, IP65), permettant une utilisation dans des environnements difficiles.
En ce qui concerne les pyromètres destinés à être installés dans des systèmes d'automatisation industrielle ou à exercer une fonction de contrôle dans d'autres systèmes, en plus des paramètres mentionnés, l'interface de l'appareil sera une caractéristique clé. De nombreux produits de ce type peuvent communiquer via des standards industriels courants, comme Profibus ou RS485.
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