Comment calibrer un thermomètre infrarouge : Guide complet

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Le thermomètre infrarouge est un outil moderne, rapide et hygiénique, de plus en plus utilisé dans divers domaines, du médical à l'industriel. Il permet de prendre la température corporelle (frontale ou auriculaire) très rapidement, mais aussi de mesurer la température de surfaces ou d'objets à distance. Cependant, pour garantir des mesures fiables et précises, il est crucial de bien régler et d'étalonner son thermomètre infrarouge. Cet article vous guidera à travers les étapes essentielles pour calibrer correctement votre thermomètre infrarouge et assurer ainsi la justesse de vos mesures.

Pourquoi calibrer un thermomètre infrarouge ?

L'étalonnage d'un thermomètre, quel qu'il soit, est une étape essentielle pour garantir des mesures précises et fiables. Cette procédure permet de vérifier et d'ajuster la précision de votre thermomètre en comparant ses mesures à une norme de référence. Cela est particulièrement important pour plusieurs raisons :

  • Assurer des résultats fiables: Un thermomètre correctement étalonné assure des résultats fiables dans vos mesures, ce qui est crucial dans de nombreux contextes, que ce soit pour la cuisine, la médecine ou les processus industriels.
  • Prévenir les erreurs: Les erreurs de mesure peuvent avoir des conséquences graves, notamment dans des contextes médicaux ou industriels où la précision est primordiale. Par exemple, dans le domaine médical, une erreur de quelques degrés peut affecter un diagnostic ou un traitement.
  • Maintenir la conformité: Dans les secteurs où des audits et des inspections sont fréquents, un thermomètre étalonné régulièrement démontre votre engagement envers les standards de qualité et peut éviter des non-conformités coûteuses et des interruptions de service. Le non-respect des normes, lorsqu’un thermomètre n’est pas correctement étalonné, peut rendre difficile la conformité aux exigences légales et réglementaires.

Types de thermomètres infrarouges

Il existe principalement deux types de thermomètres infrarouges :

  • Thermomètre auriculaire : Considéré comme l'un des plus fiables, il mesure la température à l'intérieur de l'oreille grâce à un capteur infrarouge situé sur l'embout. Le résultat s'affiche en quelques secondes. Il est particulièrement adapté pour les enfants, les bébés et les nourrissons.
  • Thermomètre frontal : Il utilise la technologie infrarouge pour scanner et mesurer la température sur le front. Il peut également servir à mesurer des températures ambiantes, comme l'eau d'un bain. Il est très hygiénique car il permet de prendre la température sans contact avec la peau.

Fonctionnement d'un thermomètre infrarouge

Ces appareils sont dotés d'une sonde qui analyse les rayonnements infrarouges (rayonnements thermiques) émis par le corps ou une surface. La température ainsi mesurée s'affiche ensuite sur un écran. Pour l'utiliser, il suffit de se placer à quelques centimètres du front (si c'est un modèle frontal sans contact), d'appuyer sur un bouton et de lire le résultat. Il est conseillé de répéter la mesure deux fois, surtout si l'appareil n'a pas été utilisé depuis longtemps.

Étapes pour calibrer un thermomètre infrarouge

Bien que le processus d'étalonnage d'un thermomètre ne puisse être effectué que dans un environnement de laboratoire contrôlé, le processus de validation, où un instrument est comparé pour vérifier sa précision, peut être réalisé sur le terrain.

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Voici les étapes générales pour calibrer un thermomètre infrarouge :

  1. Préparation :
    • Si le thermomètre a été rangé dans un endroit frais ou chaud, attendre au moins 20 minutes pour qu’il s’adapte à la température ambiante avant de prendre la température.
    • Assurez-vous que le thermomètre et le comparateur soient propres.
  2. Matériel nécessaire :
    • Un thermomètre de référence de haute précision, étalonné en laboratoire. Chez thermometre.fr, nous proposons un certificat d'étalonnage traçable pour chaque thermomètre infrarouge.
    • Un comparateur de thermomètre contenant une base noire mate avec deux trous pour insérer la sonde du thermomètre maître.
    • Un "corps noir" : Pour pouvoir étalonner de tels pyromètres, il est nécessaire d’utiliser une procédure d’étalonnage spéciale, reproductible dans nos calibrateurs de température. On utilise à cet effet un insert de mesure spécial, breveté par SIKA. Afin d’obtenir des résultats d’étalonnage optimaux pour les thermomètres infrarouges, il faut s’efforcer d’utiliser un « corps noir » aussi optimal que possible. Il s’agit d’un corps qui absorbe parfaitement tout le rayonnement (perturbateur) incident tout en émettant de la chaleur. Un corps idéal de ce genre aurait un coefficient d’émission de 1, en théorie. En pratique, un corps ayant un rendement de 100 % n’est pas réalisable. Notre insert de mesure pour l’étalonnage infrarouge breveté présente un coefficient d’émission de 0,9994, soit une valeur très proche de ce qui est physiquement possible. Ce qui distingue notre procédure, c’est que la surface d’étalonnage sur laquelle le pyromètre est dirigé se trouve dans le fond du bloc calibrateur. Elle est ainsi à l’abri des courants d’air qui influenceraient le rayonnement thermique de la surface d’étalonnage.
    • Calibreur de temperature infrarouge jusqu'à 350 ºC pour vérifier les thermomètres infrarouges. Le calibreur de température PCE-IC1 est un système de calibrage de temperature infrarouge facile à utiliser pour le calibrage du thermomètre infrarouge dans le laboratoire ou aussi pour des calibrages in situ. Le bloc thermique (corps noir) du calibreur de température possède dans la partie frontale une grande ouverture de radiation avec un diamètre de 58 mm, qui sert de source de radiation pour le calibrage des pyromètres. Cela vous permet aussi dans des conditions adverses de viser le calibreur de température, même avec des thermomètres infrarouges qui n'aient pas de relation favorable avec le point de mesure. L'unité de régulation du calibreur de température est à usage facile et possède un indicateur pour la valeur nominale et la valeur réelle de la température de vérification désirée. Le calibreur de température possède un ventilateur réfrigérant intégré qui réalise des changements rapides de température de hautes à basses températures. Ce calibreur de température est l'appareil parfait pour vérifier et calibrer les mesureurs de température dans le secteur de la mesure par infrarouge. Ce calibreur de température vous permet d'assurer une haute précision et reproductibilité pour vos mesureurs infrarouges, et écarter à l'avance des mesures erronées.
  3. Configuration :
    • Placez le comparateur sur une surface plane.
    • Insérez la sonde de référence dans un des trous du comparateur et laissez-la se stabiliser.
    • Réglez l’émissivité du thermomètre infrarouge sur 0,95. L'émissivité mesure la capacité d’un matériau à émettre de l’énergie infrarouge, de 0,01 à 1,00.
  4. Mesure :
    • Dirigez le thermomètre infrarouge vers la base du comparateur et effectuez une mesure.
    • Comparez la lecture du thermomètre infrarouge avec celle du thermomètre de référence.
  5. Ajustement (si nécessaire) :
    • Si la lecture du thermomètre infrarouge diffère de celle du thermomètre de référence, ajustez la vis de calibration ou les paramètres de votre thermomètre (selon le modèle) afin que la lecture corresponde exactement aux températures de référence.
    • Il est important de noter que la précision peut être vérifiée à toute température stable, mais elle est plus fiable à 22°C. L’utilisation d’un thermomètre infrarouge en dehors de 22°C peut provoquer de l’instabilité thermique. Pour chaque écart de 1°C, un ajustement est nécessaire (ex. : 0,05°C pour les thermomètres RayTemp).

Méthodes alternatives pour l'étalonnage :

  • Bain de glace : Un bain de glace peut être utilisé comme point de référence pour l'étalonnage. Préparez un mélange d'eau et de glace, et assurez-vous que le mélange est bien homogène. Plongez la sonde du thermomètre (si possible) dans le bain de glace et vérifiez que la lecture est proche de 0°C.
  • Eau bouillante : L'eau bouillante peut également servir de point de référence. Faites bouillir de l'eau et plongez la sonde du thermomètre (si possible) dans l'eau bouillante. Vérifiez que la lecture est proche de 100°C (en tenant compte de l'altitude, qui peut affecter le point d'ébullition de l'eau).

Fréquence d'étalonnage

Il est recommandé d’étalonner un thermomètre au moins une fois par an. Toutefois, dans certains secteurs où la précision est critique (médical, pharmaceutique, agroalimentaire, etc.), la fréquence peut être nettement plus élevée. Plusieurs facteurs peuvent dicter la fréquence à laquelle vous devez calibrer votre appareil. Tout d’abord, la nature de votre instrument est primordiale : un thermomètre infrarouge sera plus sensible à la poussière et aux changements brusques de température qu’un thermomètre à sonde immergé dans un liquide. Ensuite, l’environnement d’utilisation influence grandement les besoins en étalonnage. L’exposition à des températures extrêmes, à l’humidité ou encore à des produits chimiques agressifs peut détériorer la précision plus rapidement.

Nettoyage et entretien

Outre l'étalonnage, il est important de nettoyer et d'entretenir régulièrement votre thermomètre infrarouge pour assurer sa longévité et sa précision.

  • Nettoyage : Prévoir un nettoyage tous les six mois sur la lentille infrarouge et à l’intérieur du thermomètre. Le nettoyer après utilisation avec un chiffon doux avec de l’eau ou de l’alcool médical. Par la suite, il faut essuyer doucement la lentille et le reste du thermomètre.
  • Stockage : Éviter la poussière et l’humidité en le rangeant correctement.

Les Unités de température

La température est une magnitude physique qui exprime le degré ou le niveau de chaleur ou de froid des corps ou du milieu. Dans le système international d'unités, l'unité de température est le Kelvin. Nous parlerons ci-dessous en général d'autres unités de mesure pour la température. Tout d'abord il faut distinguer pour ainsi dire deux catégories d'unités de mesure pour la température: absolues et relatives.

  • Absolues: il s'agit de celles qui partent du zéro absolu qui est la température théorique la plus basse possible et qui correspond au point où les molécules et les atomes d'un système ont l'énergie thermique minimum possible.
    • Kelvin (système international): elle est représentée par la lettre K et n'a aucun symbole "º" de degré. elle fut crée par William Thomson, sur la base de degrés Celsius, en établissant ainsi le point zéro au zéro absolu (-273,15 ºC) et en conservant la même dimension pour les degrés. Elle fut établie dans le système international d'unités en 1954.
  • Relatives car elles sont comparées à un processus physico-chimique établi qui se produit toujours à la même température.
    • Degrés Celsius (système international): ou aussi appelé degré centigrade, qui se représente avec le symbole ºC. Cette unité de mesure est définie en choisissant le point de congélation de l'eau à 0º et le point d'ébullition de l'eau à 100º , ces deux mesures avec une atmosphère de pression et en divisant l'échelle en 100 parts égales où chacune correspond à 1 degré. Cette échelle fut proposée par Anders Celsius en 1742, un physicien et astronome suédois.
    • Degrés Fahrenheit (système international): Cette unité prend les divisions entre le point de congélation et d'évaporation de dissolutions de chlorure d'ammonium. Ainsi, la proposition de Gabriel Fahrenheit en 1724, établit le zéro et le cent dans les températures de congélation et d'évaporation du chlorure d'ammonium dans l'eau. Il utilisa un thermomètre à mercure dans lequel il introduit un mélange de glace pilée et de chlorure d'ammonium à parts égales. Cette dissolution saline concentrée donna la température la plus basse possible en laboratoire, à cette époque. Ensuite, il réalisa un autre mélange de glace pilée et d'eau pure qui détermina le point 30 ºF, ensuite fixé à 32 ºF (point de fusion de la glace) et exposa ensuite le thermomètre à la vapeur de l'eau bouillante et obtint le point 212 ºF (point d'ébullition de l'eau). La différence entre les deux points est de 180 ºF, qui divisée en 180 parts égales détermine le degré Fahrenheit.

Zéro absolu

Il s'agit de la plus petite température théoriquement possible. Le zéro absolu correspond à -273,15 °C, ou zéro dans l'échelle thermodynamique ou Kelvin (0 K). Le concept du zéro absolu de température apparut pour la première fois en relation avec des expériences avec des gaz; quand un gaz se refroidit sans modifier son volume, sa pression descend avec la température. Bien que cette expérience ne peut pas se réaliser au delà du point de condensation du gaz, le graphique des valeurs expérimentales de la pression face à la température peut s'extrapoler jusqu'à la pression nulle. La température à laquelle la pression serait à zéro est le zéro absolu de température. Plus tard, il fut démontré que ce concept déduit expérimentalement était conséquent avec les définitions théoriques du zéro absolu.

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Les atomes et les molécules d'un objet dans le zéro absolu auraient le moindre mouvement possible. Ils ne seraient pas complètement à repos, mais ils ne pourraient pas perdre plus d'énergie en mouvement, ils ne pourraient donc pas transférer plus de chaleur à un autre objet. Il est impossible d'arriver physiquement au zéro absolu, mais il est possible de s'en rapprocher tout ce dont on veut. Pour atteindre des températures très froides, ou cryogénique, des procédés spéciaux sont nécessaires. L'hélium liquide, qui a un point d'ébullition normal de 4,2 K (-268,9 °C), peut s'obtenir par cryostats, des récipients extrêmement bien isolés basés sur un design de l'ingénieur mécanique américain Samuel Collins. Si cet hélium s'évapore à pression réduite, il est possible d'obtenir des températures de jusqu'à 0,7 K. Pour de plus faibles températures il est nécessaire d'avoir recours à la magnétisation et à la démagnétisation successive de substances paramagnétiques (peu magnétisables), comme l'alun de chrome.

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