Pyromètre à Radiation : Un Capteur de Température sans Contact

Un pyromètre à radiation est un dispositif qui mesure la température d'un objet éloigné en détectant le rayonnement thermique qu'il émet. Ce type de capteur de température n'a pas besoin de toucher l'objet ou d'être en contact thermique avec lui, contrairement à d'autres thermomètres tels que les thermocouples et les détecteurs de température par résistance (RTD). Les pyromètres à radiation sont principalement utilisés pour mesurer des températures élevées au-dessus de 750°C, où le contact physique avec l'objet chaud n'est pas possible ou souhaitable.

Qu'est-ce qu'un pyromètre à radiation

Un pyromètre à radiation est défini comme un capteur de température non-contact qui déduit la température d'un objet en détectant son rayonnement thermique émis naturellement. Le rayonnement thermique ou l'irradiance d'un objet dépend de sa température et de son émissivité, qui est une mesure de la façon dont il rayonne la chaleur par rapport à un corps noir parfait. Selon la loi de Stefan-Boltzmann, le rayonnement thermique total émis par un corps peut être calculé par :

Où,

• Q est le rayonnement thermique en W/m$^2$

• ϵ est l'émissivité du corps (0 < ϵ < 1)

• σ est la constante de Stefan-Boltzmann en W/m$2$K$4$

• T est la température absolue en Kelvin

Un pyromètre à radiation se compose de trois composants majeurs :

• Une lentille ou un miroir collecte et concentre le rayonnement thermique de l'objet sur un élément récepteur.

• Un élément récepteur qui convertit le rayonnement thermique en un signal électrique. Cela peut être un thermomètre à résistance, un thermocouple ou un photodétecteur.

• Un instrument d'enregistrement qui affiche ou enregistre la lecture de température basée sur le signal électrique. Cela peut être un millivoltmètre, un galvanomètre ou un affichage numérique.

Types de pyromètres à radiation

Il existe principalement deux types de pyromètres à radiation : le type à foyer fixe et le type à foyer variable.

Pyromètre à radiation à foyer fixe

Un pyromètre à radiation à foyer fixe a un long tube avec une petite ouverture à l'extrémité avant et un miroir concave à l'extrémité arrière.

Un thermocouple sensible est placé devant le miroir concave à une distance appropriée, de sorte que le rayonnement thermique de l'objet est réfléchi par le miroir et focalisé sur la jonction chaude du thermocouple. L'emf généré dans le thermocouple est ensuite mesuré par un millivoltmètre ou un galvanomètre, qui peut être directement calibré avec la température. L'avantage de ce type de pyromètre est qu'il ne nécessite pas d'être ajusté pour différentes distances entre l'objet et l'instrument, car le miroir focalise toujours le rayonnement sur le thermocouple. Cependant, ce type de pyromètre a une plage de mesure limitée et peut être affecté par la poussière ou la saleté sur le miroir ou la lentille.

Pyromètre à radiation à foyer variable

Un pyromètre à radiation à foyer variable a un miroir concave réglable fait d'acier hautement poli.

Le rayonnement thermique de l'objet est d'abord reçu par le miroir puis réfléchi sur une jonction thermique noircie composée d'un petit disque en cuivre ou en argent auquel les fils formant la jonction sont soudés. L'image visible de l'objet peut être vue sur le disque à travers un oculaire et un trou central dans le miroir principal. La position du miroir principal est ajustée jusqu'à ce que le foyer coïncide avec le disque. Le chauffage de la jonction thermique dû à l'image thermique sur le disque produit un emf qui est mesuré par un millivoltmètre ou un galvanomètre. L'avantage de ce type de pyromètre est qu'il peut mesurer des températures sur une large plage et peut également mesurer des rayons invisibles du rayonnement. Cependant, ce type de pyromètre nécessite un ajustement et un alignement soigneux pour des lectures précises.

Avantages et inconvénients des pyromètres à radiation

Les pyromètres à radiation ont certains avantages et inconvénients par rapport à d'autres types de capteurs de température.

Certains avantages sont :

• Ils peuvent mesurer des températures élevées au-dessus de 600°C, où d'autres capteurs peuvent fondre ou être endommagés.

• Ils n'ont pas besoin de contact physique avec l'objet, ce qui évite la contamination, la corrosion ou l'interférence.

• Ils ont une vitesse de réponse rapide et un rendement élevé.

• Ils sont moins affectés par des atmosphères corrosives ou des champs électromagnétiques.

Certains inconvénients sont :

• Ils ont des échelles non linéaires et des erreurs possibles dues aux variations d'émissivité, aux gaz ou vapeurs intermédiaires, aux changements de température ambiante ou à la saleté sur les composants optiques.

• Ils nécessitent un calibrage et une maintenance pour des lectures précises.

• Ils peuvent être coûteux et complexes à opérer.

Applications des pyromètres à radiation

Les pyromètres à radiation sont largement utilisés pour des applications industrielles impliquant des températures élevées ou où le contact physique avec l'objet n'est pas réalisable ou souhaitable.

Voici quelques exemples :

• Mesurer la température des fours, chaudières, fours, fours, etc.

• Mesurer la température des métaux, verres, céramiques, etc. en fusion.

• Mesurer la température des flammes, plasmas, lasers, etc.

• Mesurer la température des objets en mouvement tels que des rouleaux, convoyeurs, câbles, etc.

• Mesurer la température moyenne de grandes surfaces telles que des murs, toits, tuyaux, etc.

Conclusion

Un pyromètre à radiation est un dispositif qui mesure la température d'un objet éloigné en détectant le rayonnement thermique qu'il émet. Ce type de capteur de température n'a pas besoin de toucher l'objet ou d'être en contact thermique avec lui, contrairement à d'autres thermomètres tels que les thermocouples et les détecteurs de température par résistance (RTD). Les pyromètres à radiation sont principalement utilis