Capteurs spéciaux EGE-Elektronik GmbH

Détecteurs à infrarouge – Schémas typiques pour les détecteurs à infrarouge

Infrared temperature

Dans la plupart des applications, la température du seuil présélectionnée des capteurs avec des niveaux de commutation présélectionnés et la température de la surface chaude du fluide ne sont pas les mêmes. En réalité, la température de seuil du capteur à infrarouge est toujours choisie comme étant inférieure à celle qui serait nécessaire pour la détection de la surface chaude.
Cela est logique, parce que des oscillations de température ou des fluctuations des émissions des surfaces métalliques se produisent souvent et le détecteur infrarouge commuterait alors que ce ne serait pas désirable. L'expérience montre que la température de seuil du détecteur à infrarouge doit être paramétrée de 50 à 100 degrés Celsius en-dessous de ce qui est nécessaire. Dans d'autres applications, les matériaux doivent être détectés dans une vaste gamme de températures (300 à 600 °C). Ensuite, la température la plus basse possible doit être encore détectable, ce qui implique que la température de seuil du détecteur à infrarouge doit être réglée sur faible. Par conséquent, il y a toujours une différence entre la température du fluide et la température de seuil du détecteur à infrarouge. C'est ce qu'on appelle le différentiel de température.
La corrélation entre le différentiel de température et le champ angulaire atteint est représentée dans le schéma 1.
Afin de déterminer l'angle de vue réel, on choisit le cercle correspondant au différentiel de température souhaitée ou estimée et on recherche les points d'intersection avec les diagrammes de rayonnement pour l'optique A ou l'optique B. Une fois ces points d'intersection trouvés, il suffit de lire le rayon angulaire correspondant à ces points.
Exemple : Pour un différentiel de température de 100 degrés et un optique (B) de 2°, le point d'intersection de la température différentielle et de la courbe de rayonnement correspond à un angle de ± 1,2 degrés. L'angle de vue effectivement atteint est de 2,4 degrés.
En raison des caractéristiques des cellules photovoltaïques utilisées dans le détecteur à infrarouge et le système optique à infrarouge, l'angle de vue effectivement atteint n'est pas constant, mais dépend de la température du fluide. Cet effet est similaire à la surexposition d'une photographie.

Infrared sensitivity

Si la surface chaude est plus petite que le champ de détection du détecteur à infrarouge, la quantité d'énergie qui pénètre dans l'ouverture du détecteur à infrarouge est plus faible qu'en situation d'éclairage complet. La température détectée sera donc incorrecte. Ceci peut être corrigé si on connaît le pourcentage de champ couvert par la surface chaude.
Si l'éclairement est inférieur à 100 %, la température de seuil du détecteur infrarouge doit être abaissée afin de détecter la surface chaude. (Schéma 2)

Éclairement (%) =     Aire de la surface de l'objet      
                             Aire du rayonnement du détecteur

Infrared diagram

Pour les détecteurs à infrarouge munis d'optiques sphériques, le champ de vue est toujours circulaire. Pour des optiques spécifiques, il y a constante angulaire (cos phi). À une distance prédéterminée (A), le détecteur infrarouge « voit » zone circulaire qui est appelée la surface de rayonnement (B). Si la surface chaude est aussi grande que le champ de vue ou même plus, l'éclairement est de 100 % (Schéma 3).

B = 2 x A x tan  Cos Phi 
                             2

Infrared sensitivity

L'énergie émise par une surface chaude à la température T se diffuse dans l'ensemble de l'espace environnant. Plus le détecteur à infrarouge est éloigné de la surface chaude, moins l'énergie peut entrer dans l'optique du détecteur. Comme la mesure de la température dans le détecteur à infrarouge est déterminée par la conversion d'énergie en température, le détecteur mesure une température de plus en plus faible à mesure qu'il est éloigné de la surface chaude. Par conséquent, plus la distance est grande, plus la température de seuil du détecteur doit être abaissée (schéma 4).
On suppose dans le schéma 4 que le champ de vue du détecteur infrarouge est toujours entièrement éclairé.

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