Mesure d'émissivité pour la thermographie infrarouge appliquée au diagnostic quantitatif des structures

La thermographie infrarouge constitue un outil de diagnostic très utile dans le domaine du bâtiment et du génie civil. Cependant un diagnostic quantitatif reste difficile, et l'émissivité des surfaces étudiées joue un rôle important. Le présent travail est une étude sur la mesure d'émissivité pour le diagnostic quantitatif des structures par thermographie. Un des enjeux est de compléter une base de données d'émissivité pour des matériaux du bâtiment et du génie civil ; pour cela il a été nécessaire de développer des appareils de mesure portables. Deux appareils ont été développés au CERTES, utilisant des méthodes indirectes. Ces méthodes consistent à mesurer la réflexion d'un flux infrarouge modulé et nécessite une référence de réflectance connue. Le premier appareil module le flux par modulation lente de température (mesure en 16mn) ; il est adapté aux surfaces diffusantes et hétérogènes comme les bétons bitumineux et les matériaux de construction du bâtiment. L'autre appareil utilise un système d'écran permettant une modulation plus rapide (mesure en quelques secondes). Il est plus polyvalent. Il est aussi plus facilement transportable et permet également d'obtenir une évaluation du caractère plus ou moins spéculaire de la surface. Ces deux appareils couvrent au choix une bande spectrale large (1 à 40 m) pour évaluer les propriétés radiatives des surfaces et une bande étroite (8 à 14 m) adaptée à la sensibilité des caméras infrarouges. Une étude comparative sur les mesures d'émissivité a été entreprise avec le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais). Les échantillons utilisés pour cette étude comparative ont permis de tester les différents dispositifs pour des matériaux ayant des propriétés radiatives très variées. Des mesures ont été effectuées au laboratoire et sur site sur une large gamme de matériaux usuels du bâtiment et du génie civilThermography is a very useful diagnosis tool in buildings and civil engineering structures. However quantitative diagnosis remains difficult, and having accurate values of surface emissivity is an important factor. The present work is a study about emissivity measurement for quantitative diagnosis with thermography. We needed accurate measurement of the emissivity of a number of civil engineering materials, in order to create a database. Thus, it was necessary to develop new portable measurement devices. Two devices using an indirect measurement method were developed at CERTES laboratory. The method uses the measurement of the reflectivity from a modulated IR source and requires calibration with a highly reflective surface. The first device uses a low-frequency, thermal modulation well-adapted to laboratory measurements, whereas the second one is a portable system using a mechanical modulation at a faster frequency, more appropriate to outdoor measurements. Both devices allow measurements in the broad (1 50 m) and narrow (8 14 m) bands. Experiments were performed on a large number of materials commonly used in buildings and civil engineering structures. The final objective of this work is to build a database of emissivity for these materials. A comparison of laboratory and on-site measurements of emissivity values obtained in both spectral bands is presented along with an estimation and an analysis of measurement uncertainties. A comparative study with measurement obtained at LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, French laboratory of metrology) was performed, using a range of materials with widely different radiative properties. An analysis of discrepancies and their possible causes is presentedPARIS-EST-Université (770839901) / SudocSudocFranceF

Mesure d'émissivité pour la thermographie infrarouge appliquée au diagnostic quantitatif des structures

Thermography is a very useful diagnosis tool in buildings and civil engineering structures. However quantitative diagnosis remains difficult, and having accurate values of surface emissivity is an important factor. The present work is a study about emissivity measurement for quantitative diagnosis with thermography. We needed accurate measurement of the emissivity of a number of civil engineering materials, in order to create a database. Thus, it was necessary to develop new portable measurement devices. Two devices using an indirect measurement method were developed at CERTES laboratory. The method uses the measurement of the reflectivity from a modulated IR source and requires calibration with a highly reflective surface. The first device uses a low-frequency, thermal modulation well-adapted to laboratory measurements, whereas the second one is a portable system using a mechanical modulation at a faster frequency, more appropriate to outdoor measurements. Both devices allow measurements in the broad (1—50µm) and narrow (8—14µm) bands. Experiments were performed on a large number of materials commonly used in buildings and civil engineering structures. The final objective of this work is to build a database of emissivity for these materials. A comparison of laboratory and on-site measurements of emissivity values obtained in both spectral bands is presented along with an estimation and an analysis of measurement uncertainties. A comparative study with measurement obtained at LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, French laboratory of metrology) was performed, using a range of materials with widely different radiative properties. An analysis of discrepancies and their possible causes is presentedLa thermographie infrarouge constitue un outil de diagnostic très utile dans le domaine du bâtiment et du génie civil. Cependant un diagnostic quantitatif reste difficile, et l'émissivité des surfaces étudiées joue un rôle important. Le présent travail est une étude sur la mesure d'émissivité pour le diagnostic quantitatif des structures par thermographie. Un des enjeux est de compléter une base de données d'émissivité pour des matériaux du bâtiment et du génie civil ; pour cela il a été nécessaire de développer des appareils de mesure portables. Deux appareils ont été développés au CERTES, utilisant des méthodes indirectes. Ces méthodes consistent à mesurer la réflexion d'un flux infrarouge modulé et nécessite une référence de réflectance connue. Le premier appareil module le flux par modulation lente de température (mesure en 16mn) ; il est adapté aux surfaces diffusantes et hétérogènes comme les bétons bitumineux et les matériaux de construction du bâtiment. L'autre appareil utilise un système d'écran permettant une modulation plus rapide (mesure en quelques secondes). Il est plus polyvalent. Il est aussi plus facilement transportable et permet également d'obtenir une évaluation du caractère plus ou moins spéculaire de la surface. Ces deux appareils couvrent au choix une bande spectrale large (1 à 40µm) pour évaluer les propriétés radiatives des surfaces et une bande étroite (8 à 14µm) adaptée à la sensibilité des caméras infrarouges. Une étude comparative sur les mesures d'émissivité a été entreprise avec le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais). Les échantillons utilisés pour cette étude comparative ont permis de tester les différents dispositifs pour des matériaux ayant des propriétés radiatives très variées. Des mesures ont été effectuées au laboratoire et sur site sur une large gamme de matériaux usuels du bâtiment et du génie civi

Emissivity measurement for Infrared thermography applied to quantitative diagnostic of structure

La thermographie infrarouge constitue un outil de diagnostic très utile dans le domaine du bâtiment et du génie civil. Cependant un diagnostic quantitatif reste difficile, et l'émissivité des surfaces étudiées joue un rôle important. Le présent travail est une étude sur la mesure d'émissivité pour le diagnostic quantitatif des structures par thermographie. Un des enjeux est de compléter une base de données d'émissivité pour des matériaux du bâtiment et du génie civil ; pour cela il a été nécessaire de développer des appareils de mesure portables. Deux appareils ont été développés au CERTES, utilisant des méthodes indirectes. Ces méthodes consistent à mesurer la réflexion d'un flux infrarouge modulé et nécessite une référence de réflectance connue. Le premier appareil module le flux par modulation lente de température (mesure en 16mn) ; il est adapté aux surfaces diffusantes et hétérogènes comme les bétons bitumineux et les matériaux de construction du bâtiment. L'autre appareil utilise un système d'écran permettant une modulation plus rapide (mesure en quelques secondes). Il est plus polyvalent. Il est aussi plus facilement transportable et permet également d'obtenir une évaluation du caractère plus ou moins spéculaire de la surface. Ces deux appareils couvrent au choix une bande spectrale large (1 à 40µm) pour évaluer les propriétés radiatives des surfaces et une bande étroite (8 à 14µm) adaptée à la sensibilité des caméras infrarouges. Une étude comparative sur les mesures d'émissivité a été entreprise avec le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais). Les échantillons utilisés pour cette étude comparative ont permis de tester les différents dispositifs pour des matériaux ayant des propriétés radiatives très variées. Des mesures ont été effectuées au laboratoire et sur site sur une large gamme de matériaux usuels du bâtiment et du génie civilThermography is a very useful diagnosis tool in buildings and civil engineering structures. However quantitative diagnosis remains difficult, and having accurate values of surface emissivity is an important factor. The present work is a study about emissivity measurement for quantitative diagnosis with thermography. We needed accurate measurement of the emissivity of a number of civil engineering materials, in order to create a database. Thus, it was necessary to develop new portable measurement devices. Two devices using an indirect measurement method were developed at CERTES laboratory. The method uses the measurement of the reflectivity from a modulated IR source and requires calibration with a highly reflective surface. The first device uses a low-frequency, thermal modulation well-adapted to laboratory measurements, whereas the second one is a portable system using a mechanical modulation at a faster frequency, more appropriate to outdoor measurements. Both devices allow measurements in the broad (1—50µm) and narrow (8—14µm) bands. Experiments were performed on a large number of materials commonly used in buildings and civil engineering structures. The final objective of this work is to build a database of emissivity for these materials. A comparison of laboratory and on-site measurements of emissivity values obtained in both spectral bands is presented along with an estimation and an analysis of measurement uncertainties. A comparative study with measurement obtained at LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, French laboratory of metrology) was performed, using a range of materials with widely different radiative properties. An analysis of discrepancies and their possible causes is presente

Mesure d'émissivité pour la thermographie infrarouge appliquée au diagnostic quantitatif des structures

Thermography is a very useful diagnosis tool in buildings and civil engineering structures. However quantitative diagnosis remains difficult, and having accurate values of surface emissivity is an important factor. The present work is a study about emissivity measurement for quantitative diagnosis with thermography. We needed accurate measurement of the emissivity of a number of civil engineering materials, in order to create a database. Thus, it was necessary to develop new portable measurement devices. Two devices using an indirect measurement method were developed at CERTES laboratory. The method uses the measurement of the reflectivity from a modulated IR source and requires calibration with a highly reflective surface. The first device uses a low-frequency, thermal modulation well-adapted to laboratory measurements, whereas the second one is a portable system using a mechanical modulation at a faster frequency, more appropriate to outdoor measurements. Both devices allow measurements in the broad (1—50µm) and narrow (8—14µm) bands. Experiments were performed on a large number of materials commonly used in buildings and civil engineering structures. The final objective of this work is to build a database of emissivity for these materials. A comparison of laboratory and on-site measurements of emissivity values obtained in both spectral bands is presented along with an estimation and an analysis of measurement uncertainties. A comparative study with measurement obtained at LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais, French laboratory of metrology) was performed, using a range of materials with widely different radiative properties. An analysis of discrepancies and their possible causes is presentedLa thermographie infrarouge constitue un outil de diagnostic très utile dans le domaine du bâtiment et du génie civil. Cependant un diagnostic quantitatif reste difficile, et l'émissivité des surfaces étudiées joue un rôle important. Le présent travail est une étude sur la mesure d'émissivité pour le diagnostic quantitatif des structures par thermographie. Un des enjeux est de compléter une base de données d'émissivité pour des matériaux du bâtiment et du génie civil ; pour cela il a été nécessaire de développer des appareils de mesure portables. Deux appareils ont été développés au CERTES, utilisant des méthodes indirectes. Ces méthodes consistent à mesurer la réflexion d'un flux infrarouge modulé et nécessite une référence de réflectance connue. Le premier appareil module le flux par modulation lente de température (mesure en 16mn) ; il est adapté aux surfaces diffusantes et hétérogènes comme les bétons bitumineux et les matériaux de construction du bâtiment. L'autre appareil utilise un système d'écran permettant une modulation plus rapide (mesure en quelques secondes). Il est plus polyvalent. Il est aussi plus facilement transportable et permet également d'obtenir une évaluation du caractère plus ou moins spéculaire de la surface. Ces deux appareils couvrent au choix une bande spectrale large (1 à 40µm) pour évaluer les propriétés radiatives des surfaces et une bande étroite (8 à 14µm) adaptée à la sensibilité des caméras infrarouges. Une étude comparative sur les mesures d'émissivité a été entreprise avec le LNE (Laboratoire National de Métrologie et d'Essais). Les échantillons utilisés pour cette étude comparative ont permis de tester les différents dispositifs pour des matériaux ayant des propriétés radiatives très variées. Des mesures ont été effectuées au laboratoire et sur site sur une large gamme de matériaux usuels du bâtiment et du génie civi

Measurement of the thermal conductivity of liquids by hot wire method: comparison between transient and stationary approaches

This work concerns the characterization of the thermal conductivity of liquids by hot wire method. A measuring cell has been specially developed for this study. The method of analysing the transient response makes it possible to obtain values of conductivity close to those expected (deviations <4%) for two reference fluids and measurement uncertainties in the order of 5%. The use of the so-called steady state method (ASTM D 2717) leads to relative deviations and uncertainties of the measurements about 3 times higher

Diagnosis of Insulated Building Walls Using Passive Infrared Thermography and Numerical Simulations

International audienceThis work presents the thermal monitoring of a multi-layered wall of a restored building (PANISSE platform). Surface temperatures measured by infrared thermography are corrected by taking account of the influence parameters. Then they are compared with thermocouple measurements and numerical simulations

Infrared Emissivity Measurements of Building and Civil Engineering Materials: A New Device for Measuring Emissivity

International audienc

Comparative study of radiometric and calorimetric methods for total hemispherical emissivity measurements

International audienceAccurate knowledge of infrared emissivity is important in applications such as surface temperature measurements by infrared thermography or thermal balance for building walls. A comparison of total hemispherical emissivity measurement was performed by two laboratories: the Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) and the Centre d'Études et de Recherche en Thermique, Environnement et Systèmes (CERTES). Both laboratories performed emissivity measurements on four samples, chosen to cover a large range of emissivity values and angular reflectance behaviors. The samples were polished aluminum (highly specular, low emissivity), bulk PVC (slightly specular, high emissivity), sandblasted aluminum (diffuse surface, medium emissivity), and aluminum paint (slightly specular surface, medium emissivity). Results obtained using five measurement techniques were compared. LNE used a calorimetric method for direct total hemispherical emissivity measurement [1], an absolute reflectometric measurement method [2], and a relative reflectometric measurement method. CERTES used two total hemispherical directional reflectometric measurement methods [3, 4]. For indirect techniques by reflectance measurements, the total hemispherical emissivity values were calculated from directional hemispherical reflectance measurement results using spectral integration when required and directional to hemispherical extrapolation. Results were compared, taking into account measurement uncertainties; an added uncertainty was introduced to account for heterogeneity over the surfaces of the samples and between samples. All techniques gave large relative uncertainties for a low emissive and very specular material (polished aluminum), and results were quite scattered. All the indirect techniques by reflectance measurement gave results within ±0.01 for a high emissivity material. A commercial aluminum paint appears to be a good candidate for producing samples with medium level of emissivity (about 0.4) and with good uniformity of emissivity values (within ±0.015)

Investigation of the directional emissivity of materials using infrared thermography coupled with a periodic excitation

International audienceThis article concerns the determination of the directional emissivity of materials. Several materials (conducting materials or dielectrics) are investigated and the influence of surface roughness is also considered. The experimental method used for the determination is based on the use of a periodic excitation and the recording of the surface temperature variations of the sample using infrared thermography. Several consecutive measurements are performed for emission angles varying from 0° (for the determinat ion of normal emissivity) to 85°. The experimental device developed (SPIDER instrument) is simple compared to existing devices but the variation of directional emissivity is limited to the spectral bandwith of the camera used