La thermographie infrarouge,
entretien avec Christopher Ostrowski

Christopher Ostowski est ingénieur d'études et END au LERM, docteur en génie civil spécialisé en thermographie infrarouge.

LERM
Pour réaliser une étude, le LERM va s'équiper de matériel de thermographie infrarouge. De quel type d'étude s'agit-il ?

Christopher Ostrowski
L'étude consistera à détecter, par thermographie infrarouge, les défauts (décollements) des chapes d'étanchéité des tabliers de ponts autoroutiers sous la couche de roulement et sous sollicitations naturelles. Le matériel, que nous envisageons d'acquérir, sera constitué d'une caméra thermique à haute résolution reliée à un ordinateur portable pour une acquisition automatisée des images thermiques.

LERM
Que signifie thermographie infrarouge et peux-tu rapidement décrire la méthode de mesure?

Christopher Ostrowski
Herschel en 1800, a montré à l'aide d'un simple thermomètre que certains rayonnements électromagnétiques ont la propriété de propager la chaleur. Ces rayonnements présentent des longueurs d'ondes dans le spectre infrarouge, comprises entre 1µm et 1000 µm.
Aux températures généralement rencontrées à la surface de la Terre, tous les corps rayonnent dans ce spectre. La quantité de chaleur, qui est émise dans ce spectre, nous permet de mesurer la température apparente de surface des objets.

La thermographie infrarouge est une méthode de mesure, sans contact, des températures de surface d'un objet. Les caméras thermiques permettent de visualiser la répartition spatiale en temps réel des températures sous forme de thermogramme.

LERM
Présente-nous rapidement l'appareillage nécessaire.

Christopher Ostrowski
L'instrument le plus courant est donc la caméra thermique, dite "caméra infrarouge ".
Pour mesurer la température d'un objet par thermographie infrarouge, l'idéal serait que tous les rayonnements détectés par la caméra proviennent de l'objet étudié… En réalité, tous les autres corps (environnement, atmosphère…), qui entourent l'objet, émettent des rayonnements qui atteignent également les détecteurs de la caméra. Remonter à la température vraie de la surface de l'objet nécessite donc de connaître l'ensemble des paramètres et grandeurs d'influence de la scène thermique. Cette technique demande donc une certaine dose d'expérience et des bonnes connaissances dans les processus de transfert de la chaleur.

De plus, il existe deux approches dans l'auscultation thermographique infrarouge.

L'une, couramment employée est la thermographie passive. Elle consiste à réaliser une prise de thermogramme de l'objet étudié à un instant donné ou à différents instants de la journée et sous simple sollicitation naturelle. Cette prise de mesure doit être réalisée lorsque des écarts entre la température de l'objet et celle de son environnement sont suffisants pour qu'un contraste thermique puisse être visualisé sur les thermogrammes et mettent en évidence des anomalies thermiques.

Lorsque les conditions environnementales ne sont pas appropriées à l'approche passive, on sollicite artificiellement l'objet et l'on analyse sa réponse en température. C'est la méthode dite active.
La sollicitation peut être thermique (sollicitation chaude ou froide) mais aussi mécanique ou autre. Le but est de faire varier la température de l'objet.
Cette méthode est souvent orientée vers la caractérisation des propriétés thermo-physiques du matériau ausculté. Comme les caractéristiques de la stimulation sont connues, il devient possible non seulement de repérer, mais aussi de quantifier les hétérogénéités présentes dans les structures contrôlées au moyen de traitements appropriés de la réponse thermique.

LERM
Quelles sont les autres applications possibles de la thermographie infrarouge ?

Christopher Ostrowski
Les autres applications sont d'abord militaires... Mais depuis peu, la méthode se développe progressivement dans le civil : l'aéronautique, l'industrie métallurgique, le Génie Civil, le bâtiment mais aussi dans l'étude des œuvres d'art ou des monuments historiques.

L'engouement actuel dans l'utilisation de la thermographie infrarouge, notamment dans le contrôle des bâtiments, s'explique d'une part par le faible coût du matériel (environ 3000 euros HT pour les caméra thermiques les plus simples) et d'autre part par les nouvelles réglementations thermiques (RT 2005, Diagnostic de Performance Énergétique, etc…) qui incitent à faire la chasse aux pertes thermiques. Par exemple, pour savoir si votre maison présente peu de déperditions thermiques, une méthode simple et rapide consiste à réaliser un test d'infiltrométrie thermographique ou " test Blower-Door " : la technique de mesure consiste à mettre les locaux en dépression à l'aide d'une porte à ventilateur et de détecter les endroits où l'air aspiré par la dépression s'infiltre au travers de l'enveloppe. La thermographie infrarouge permet de visualiser les endroits qui ont été refroidis par l'air provenant de l'extérieur.