LES PYROMÈTRES OPTIQUES

 

1 . Généralités. Rappels (voir aussi cours de thermique et prépas TP).

Emittance totale (Loi de Stefan )Joseph STEFAN (1835-1893), physicien et mathématicien austro-hongrois découvrit expérimentalement cette loi dont les fondations théoriques ont été faites par son élève Ludwig Boltmann (1844-1906).

Emittance monochromatique ( Loi de Planck)Max PLANCK (1858-1947), physicien allemand est l'un des fondateurs de la mécanique quantique

Corps noir (CN)

T = s T4

Mol,T = C1l-5 / (exp(C2/ lT) -1)

Corps non noir (CNN)

MT= eT = esT4

(e émissivité totale)

Ml,T = el Mol,T

( el émissivité monochromatique)

Unités

MoT et MT en W/m2 ; T en K ; e sans dimension

s constante de STEFAN ( 5,67. 10-8 W m-2 K-4)

Mol,T et Ml,T en W/m3 ; T en K ; e sans dimension

s constante de STEFAN ( 5,67. 10-8 W m-2 K-4)

2 . Pyromètre à rayonnement total (PRT) et pyromètre à large bande (PRS).

2 - 1 - Principe.

s ---> p ---> T soit : s = f(T) pour le corps noir

2 - 2 - Pyromètre à rayonnement total (PRT).

  • Le récepteur R est noirci et absorbe intégralement la puissance thermique incidente. Sa température q s'élève par rapport à la température ambiante qa. L'écart de température (q - qa ) induit une f.e.m thermoélectrique e.
  • L'étalonnage préalable de l'appareil établit une relation entre e et T température du corps noir à l'étalonnage.

TR4 = aT4 ==> T = (TR4/a)1/4

2 - 3 - Pyromètre à rayonnement partiel (PRS).

3 . Pyromètres monochromatiques.

3 - 1 - Principe.

Mol,TL = el Mol,T qui conduit à : 1/T - 1/TL= l ln el / C2

3 - 2 - Pyromètre monochromatique.

3 - 3 - Pyromètre à disparition de filament (PDF).

  • Le filament est alimenté en intensité variable et on recherche, à l'oeil nu, l'égalité des émittances monochromatiques que laisse passer un filtre.

  • Trois cas sont repérables par l'observateur (TF et TS températures du filament et de la source respectivement).

4 . Pyromètre bichromatique ou pyromètre à deux couleurs.

Ml1,T / Ml2,T = f(T) ne dépend que de T