Introduction au capteur de température infrarouge
Le capteur de température infrarouge est un capteur sans contact qui utilise l'énergie du rayonnement infrarouge émis par un objet pour mesurer sa température de surface. Son principe repose sur la loi de Stefan-Boltzmann : tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet des rayons infrarouges, et l'intensité de ce rayonnement est proportionnelle à la puissance quatrième de la température de surface de l'objet. Le capteur convertit le rayonnement infrarouge reçu en un signal électrique grâce à une thermopile ou un détecteur pyroélectrique intégré, puis calcule la température à l'aide d'un algorithme.
Caractéristiques techniques :
Mesure sans contact : inutile de toucher l'objet mesuré, ce qui évite toute contamination ou interférence avec les cibles à haute température et en mouvement.
Temps de réponse rapide : réponse en millisecondes, adaptée à la surveillance dynamique de la température.
Large plage de fonctionnement : plage typique de -50℃ à 3000℃ (varie importante selon les modèles).
Grande adaptabilité : peut être utilisé sous vide, en environnement corrosif ou en présence d'interférences électromagnétiques.
Indicateurs techniques principaux
Précision de mesure : ±1 % ou ±1,5 °C (la qualité industrielle haut de gamme peut atteindre ±0,3 °C)
Réglage de l'émissivité : réglable de 0,1 à 1,0 (calibré pour différentes surfaces de matériaux)
Résolution optique : par exemple, un rapport de 30:1 signifie qu’une zone de 1 cm de diamètre peut être mesurée à une distance de 30 cm.
Longueur d'onde de réponse : 8 à 14 µm (convient aux objets à température normale), le type à ondes courtes est utilisé pour la détection des hautes températures.
Cas d'application typiques
1. Maintenance prédictive des équipements industriels
Un constructeur automobile a installé des capteurs infrarouges MLX90614 sur les roulements de ses moteurs afin de prédire les pannes grâce à une surveillance continue de la température des roulements et à l'utilisation d'algorithmes d'intelligence artificielle. Les données concrètes montrent qu'un avertissement de surchauffe des roulements 72 heures à l'avance permet de réduire les pertes liées aux arrêts de production de 230 000 dollars américains par an.
2. Système de dépistage médical de la température
Pendant la pandémie de COVID-19 de 2020, les caméras thermiques FLIR série T ont été déployées à l'entrée des urgences des hôpitaux, permettant le dépistage des températures anormales de 20 personnes par seconde, avec une erreur de mesure de température ≤0,3℃, et combinées à la technologie de reconnaissance faciale pour assurer le suivi des trajectoires des personnes présentant une température anormale.
3. Contrôle intelligent de la température des appareils électroménagers
Cette plaque à induction haut de gamme intègre le capteur infrarouge Melexis MLX90621 pour surveiller en temps réel la répartition de la température au fond de la casserole. En cas de surchauffe localisée (par exemple, une casserole qui brûle à vide), la puissance est automatiquement réduite. Comparée à une solution traditionnelle à thermocouple, la vitesse de réponse du contrôle de la température est cinq fois supérieure.
4. Système d'irrigation agricole de précision
Une exploitation agricole israélienne utilise une caméra thermique infrarouge Heimann HTPA32x32 pour surveiller la température du couvert végétal et élaborer un modèle de transpiration à partir de paramètres environnementaux. Le système ajuste automatiquement le volume d'irrigation goutte à goutte, permettant ainsi d'économiser 38 % d'eau dans le vignoble tout en augmentant la production de 15 %.
5. Surveillance en ligne des réseaux électriques
Le réseau électrique de State Grid utilise des thermomètres infrarouges en ligne de la série Optris PI dans les postes de transformation à haute tension afin de surveiller en continu la température d'éléments clés tels que les joints de barres omnibus et les isolateurs. En 2022, un poste de transformation a ainsi détecté avec succès un mauvais contact au niveau des sectionneurs de 110 kV, évitant une panne de courant régionale.
Tendances de développement innovantes
Technologie de fusion multispectrale : Combiner la mesure de température infrarouge avec des images en lumière visible pour améliorer les capacités de reconnaissance de cibles dans des scénarios complexes.
Analyse du champ de température par IA : analyse des caractéristiques de distribution de la température grâce à l’apprentissage profond, notamment l’étiquetage automatique des zones inflammatoires dans le domaine médical.
Miniaturisation des MEMS : Le capteur AS6221 lancé par AMS ne mesure que 1,5 × 1,5 mm et peut être intégré aux montres connectées pour surveiller la température cutanée.
Intégration de l'Internet des objets sans fil : les nœuds de mesure de température infrarouge utilisant le protocole LoRaWAN permettent une surveillance à distance à l'échelle kilométrique, adaptée à la surveillance des oléoducs.
Suggestions de sélection
Ligne de production alimentaire : privilégier les modèles avec un niveau de protection IP67 et un temps de réponse inférieur à 100 ms.
Recherche en laboratoire : porter une attention particulière à la résolution de température de 0,01 °C et à l’interface de sortie des données (telle que USB/I2C).
Applications de protection incendie : Sélectionner des détecteurs antidéflagrants d’une plage de température supérieure à 600 °C, équipés de filtres anti-fumée.
Avec la popularisation des technologies 5G et de l'informatique de périphérie, les capteurs de température infrarouges évoluent d'outils de mesure simples à des nœuds de détection intelligents, démontrant un potentiel d'application accru dans des domaines tels que l'industrie 4.0 et les villes intelligentes.
Date de publication : 11 février 2025