Thermographie passive vs. thermographie active : comment les caméras thermiques permettent différentes techniques d'inspection

Dans les inspections du réseau électrique, l'entretien des équipements industriels et les scénarios de surveillance de sécurité, les caméras thermiques sont devenues des outils essentiels pour détecter les dangers cachés et réduire les risques opérationnels. Cependant, à mesure que la technologie est de plus en plus largement appliquée, des concepts tels que « thermographie passive » et « thermographie active » apparaissent de plus en plus fréquemment. Cet article présente le principe de fonctionnement et le champ d'application de ces deux approches et clarifie les principales différences entre elles, aidant les ingénieurs et les techniciens de maintenance à comprendre et à choisir la solution de thermographie appropriée.

1. Principes de base de la thermographie infrarouge

L'essence de la thermographie est de « voir » le rayonnement infrarouge invisible à l'œil humain. Tout objet au-dessus du zéro absolu émet continuellement de l'énergie infrarouge, que les caméras thermiques détectent et convertissent en images thermiques visibles.

Fondamentalement, une caméra thermique classique fonctionne selon ces étapes :

· Détection infrarouge : Une lentille collecte le rayonnement infrarouge de la surface de l'objet et le concentre sur un réseau de capteurs

· Conversion de signal : Le capteur convertit l'intensité du rayonnement en signaux électriques, différents niveaux de rayonnement correspondant à différentes températures

· Génération d'image : Grâce à l'étalonnage et au calcul de température, la distribution de température est cartographiée en une image thermique en pseudocouleurs ou en niveaux de gris

Sur cette base, la thermographie infrarouge emploie deux approches d'utilisation : la thermographie passive (sans stimulation externe) et la thermographie active (avec apport d'énergie externe).

2. Thermographie passive : La solution principale dans les applications industrielles

La thermographie passive détecte la chaleur en capturant le rayonnement thermique naturel émis par un objet sans appliquer de chaleur externe. La caméra thermique analyse les différences de température statiques ou à variation lente déjà présentes dans le champ, découvrant ainsi les anomalies. Dans les applications industrielles et de sécurité, la thermographie passive est devenue la solution principale.

1) Applications dans l'industrie de l'énergie : repérer les sources de chaleur cachées

Dans les systèmes de production, de transmission et de distribution d'électricité, de mauvais contacts électriques, des conducteurs de taille insuffisante ou des surcharges locales peuvent tous provoquer des élévations de température notables, qui sont souvent les premiers signes d'alerte de pannes et d'accidents. La thermographie passive permet une inspection rapide et sans contact de nombreux nœuds électriques sans éteindre l'équipement.

Les applications typiques de la thermographie passive dans les systèmes électriques comprennent :

· Inspections de postes de transformation et de cellules de commutation : détection de surchauffe anormale dans les barres collectrices, les disjoncteurs et les interrupteurs de séparation pour planifier des maintenances en temps utile

· Vérifications de lignes de transmission aériennes et de connexions : identification des élévations de température anormales aux pinces, aux bornes et aux fixations pour réduire les risques de surchauffe et d'ouverture de circuit

· Surveillance de panneaux de distribution et de salles : vérification rapide de nombreux circuits dans les tableaux basse tension et les boîtes de distribution, en priorisant ceux présentant des anomalies thermiques

La thermographie passive s'intègre bien aux inspections de routine. Cette intégration permet une analyse des tendances dans le temps pour distinguer une élévation de température temporaire d'une élévation persistante ou s'aggravant.

2) Métallurgie et fabrication industrielle : Inspection pendant la production

Dans les environnements métallurgiques et de fabrication, les équipements génèrent naturellement une quantité importante de chaleur pendant leur fonctionnement. La thermographie passive permet d'évaluer l'état des composants critiques sans perturber la production.

Les applications courantes de la thermographie passive dans la fabrication industrielle comprennent :

· Surveillance des moteurs électriques et des roulements : détection de températures de surface anormales causées par une surcharge, un désalignement ou une mauvaise lubrification

· Inspections des transmissions et des boîtes de vitesses : observation des motifs de température sur les carters pour identifier un mauvais engagement des dents ou une dégradation de la lubrification

· Vérifications des fours et des pipelines à haute température : évaluation des performances d'isolation et identification des dommages structurels locaux grâce à la répartition de la température de surface des fours de chauffage métallurgiques, des fours de traitement thermique et des systèmes de tuyauteries à haute température

En utilisant la thermographie passive, les ingénieurs peuvent identifier rapidement les problèmes en analysant les modèles de température. Une action immédiate est nécessaire lorsque la température d'un composant est significativement supérieure à celle d'unités similaires ou aux valeurs de référence historiques.

3) Sécurité et surveillance : identification des menaces dans l'obscurité

Les caméras thermiques offrent des avantages distincts dans des environnements faiblement éclairés ou complètement noirs car elles ne dépendent pas de la lumière visible mais détectent plutôt le rayonnement thermique propre de la cible.

Les applications courantes de la thermographie passive en matière de sécurité comprennent :

· Protection du périmètre des installations critiques : détection des intrus pendant la nuit ou par mauvais temps, élimination des zones aveugles des caméras à lumière visible

· Surveillance des ports et des aéroports : identification des signatures thermiques de personnes, de navires, d'avions et de la faune à longue distance pour faciliter l'identification et l'alerte

· Sécurité des grandes installations extérieures : patrouilles nocturnes dans les usines chimiques, les parcs de réservoirs et les installations de stockage, où l'imagerie thermique aide à détecter les activités suspectes et les sources potentielles d'incendie

La thermographie passive dans les applications de sécurité met l'accent non pas sur la mesure précise de la température, mais plutôt sur la capacité à identifier les personnes, les véhicules et les objets en fonction du contraste thermique, ainsi que sur la résistance aux interférences environnementales.

4) Prévention des incendies et alerte précoce : détection des « points chauds » avant la combustion

De nombreux incendies commencent par une surchauffe non détectée. La thermographie passive peut révéler les points chauds dangereux bien avant l'apparition des flammes, offrant une fenêtre critique pour une intervention préventive.

Les applications typiques d'alerte incendie par thermographie passive incluent :

· Entreprises logistiques et centres logistiques : détection de sources de chaleur anormales dans les marchandises empilées, l'infrastructure électrique ou les zones de charge

· Décharges de déchets et stocks de charbon : suivi continu de la distribution de la température de surface pour identifier les points d'auto-inflammation potentiels où existe un risque d'inflammation spontanée

· Installations de batterie et de charge : suivi des zones de charge d'appareils électriques pour détecter précocement les batteries surchauffées ou les chargeurs anormaux grâce à l'imagerie thermique

La surveillance thermique passive s'apparie efficacement avec les systèmes d'alarme, déclenchant des alertes lorsque les températures dépassent les seuils définis ou que des motifs de points chauds anormaux apparaissent, permettant ainsi de gagner du temps crucial pour la réponse.

5) Inspections de bâtiments : Rendre visible les pertes de chaleur : Rendre visible l'invisible

Dans le domaine de l'efficacité énergétique et du diagnostic des bâtiments, la thermographie passive fournit une représentation visuelle claire des pertes de chaleur survenant dans les murs extérieurs des bâtiments, les portes, les fenêtres et les structures de toiture.

Les applications typiques de la thermographie passive pour les inspections de bâtiments comprennent :

· Évaluation des performances d'isolation des murs extérieurs : identification des lacunes d'isolation, des défauts de construction et des emplacements des ponts thermiques

· Vérification de l'intégrité des joints des fenêtres et des portes : observation des points d'infiltration d'air froid et de fuite de chaleur grâce aux modèles de distribution de température

· Détection des fuites de toit et des dommages causés par l'humidité : reconnaissance du fait que les zones humides présentent des caractéristiques thermiques différentes de celles des zones sèches, et prise de décisions basées sur les modèles des images thermiques

Pour les équipes d'exploitation et d'entretien des bâtiments, la thermographie passive offre une méthode de diagnostic non destructive et sur de grandes surfaces qui aide à élaborer des plans d'économie d'énergie et d'entretien plus ciblés.

3. Thermographie active : Inspection basée sur l'excitation pour les défauts fins

La thermographie active est largement utilisée comme technique de contrôle non destructif (NDT). Elle applique de l'énergie externe à la cible, créant des changements thermiques contrôlés, puis utilise des caméras thermiques pour observer la propagation et l'atténuation des ondes thermiques à travers le matériau, révélant ainsi les défauts internes.

Méthodes d'excitation externe typiques comprennent :

· Excitation optique : utilisation de lampes flash, de lampes halogènes ou de lasers pour produire un chauffage de courte durée ou périodique (thermographie pulsée, thermographie synchrone)

· Chauffage par convection : utilisation de courants d'air chaud pour chauffer la surface cible, puis analyse de la distribution de température durant le refroidissement

· Excitation ultrasonore ou mécanique : génération de chauffage local au sein du matériau par des méthodes telles que la vibration ultrasonore, puis capture de cette différence thermique par imagerie thermique

En thermographie active, l'attention se porte sur la « réponse thermique dynamique » - les régions qui se refroidissent plus lentement ou qui se chauffent plus rapidement sont souvent associées à des vides internes, des décollements ou des fissures.

Pour les composants immédiatement après soudage, un bref chauffage externe révèle les défauts internes tels que la porosité, les fissures et les inclusions de scories en observant les modes de propagation de la chaleur. Dans les matériaux composites, l'excitation thermique pulsée identifie le délaminage et le décollement. De telles applications sont de plus en plus courantes dans les industries aéronautique et automobile où l'intégrité du matériau est critique.

4. Thermographie active vs. thermographie passive : Comprendre les principales différences

D'un point de vue pratique en ingénierie, la distinction entre la thermographie active et la thermographie passive reflète différentes stratégies d'utilisation plutôt que des matériels fondamentalement différents. La même caméra infrarouge, lorsqu'elle est associée à différents logiciels d'excitation externe et de traitement de données, peut effectuer à la fois la thermographie passive et la thermographie active.

Les caméras thermiques standard fonctionnent généralement en mode passif car la plupart des applications telles que l'énergie, l'industrie, la sécurité et le diagnostic des bâtiments contiennent déjà des différences de température naturelles suffisantes, éliminant ainsi le besoin d'excitation externe.

Par conséquent, pour les entreprises qui déploient des solutions d'imagerie thermique dans ces secteurs, les systèmes passifs hautes performances sont généralement plus économiques et plus faciles à déployer ; les systèmes de thermographie active spécialisés sont principalement réservés aux applications de NDT de haute finition nécessitant la détection de défauts internes.

5. Recommandations de caméras infrarouges passives Raythink

Les caméras infrarouges passives de Raythink utilisent des détecteurs VOx non refroidis et des algorithmes avancés de traitement d'image pour fournir des images thermiques claires et précises dans diverses conditions environnementales. Nos produits offrent des avantages clés, notamment la surveillance en temps réel de la température, la capacité de test non destructif et le fonctionnement en tout temps.

Caméra dome rapide à double spectre PD464T

Caméra à projecteur à double spectre FC465T

Caméra thermique portative RM620

Caméra thermographique cubique TN220

6. Conclusion

La thermographie passive et active répond à différents besoins d'application plutôt que de rivaliser pour savoir laquelle est la plus avancée. Les systèmes d'imagerie thermique passive haute performance atteignent le meilleur équilibre entre le coût de déploiement, la facilité d'utilisation et la valeur pratique, ce qui en fait le choix préféré pour la plupart des applications industrielles et de sécurité. Raythink est spécialisé dans les solutions d'imagerie thermique infrarouge passive personnalisées aux conditions réelles de fonctionnement des différentes industries. Contactez l'équipe d'experts de Raythink pour obtenir des conseils professionnels sur la sélection et le déploiement du système.