Comme tous les objets au-dessus du zéro absolu émettent un rayonnement dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique, la détection infrarouge permet de « voir dans l’obscurité ». C’est-à-dire de former des images lorsque la lumière dans la partie visible du spectre est rare ou absente.

L’imagerie infrarouge est également utile pour la détection de sources de chaleur même lorsqu’il y a suffisamment de lumière visible. Par exemple, la chaleur d’un corps ou d’un objet est mesurable avec un thermomètre infrarouge. De même que de nombreux dispositifs utilisés par la police, les services de sécurité et les organisations militaires, comme les systèmes de visée pour armes à feu, certains véhicules, les missiles et les systèmes orbitaux. Tous exploitent une certaine forme de technologie de détection infrarouge.

Principes de la détection infrarouge

Les dispositifs de détection infrarouge possèdent des capteurs qui détectent le rayonnement dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique. Soit une longueur d’onde comprise entre 700 nm et 1 millimètre. Ou bien quelques centaines de Gigahertz à plus de 400 THz en termes de fréquence. Juste entre la lumière visible et le rayonnement micro-ondes.

Ensuite la chaine d’acquisition exploite cette mesure analogique. Il y a deux manières principales d’en tirer parti. Soit le signal est converti par décalage de spectre dans le visible et restitué à l’opérateur comme c’est le cas en astronomie (on voit rouge mais il s’agit en fait d’infrarouge), soit le système d’asservissement exploite directement le signal, comme cela est le cas pour le guidage d’un missile.

La lumière infrarouge se situant juste au-delà de la limite visuelle humaine (longueur d’onde située entre 700 nm et 2.5 μm) est appelée conventionnellement « infrarouge proche ». Tandis que la lumière plus éloignée du spectre visible se divise en infrarouges moyen et lointain (entre 2.5 μm et 1 mm). Tous les objets au-dessus du zéro absolu brillent dans l’infrarouge lointain, de sorte qu’aucune source d’éclairage n’est nécessaire pour visualiser un tel rayonnement. En revanche, pour une observation dans l’infrarouge proche, il faut également employer un éclairage spécifique avec une diode électroluminescente ou une ampoule à filtre.

Alors pourquoi utiliser l’infrarouge proche ? Tout simplement parce qu’une source de chaleur émet dans l’infrarouge proche, mais aussi car les capteurs de rayonnement infrarouge proche sont toujours bien moins coûteux que les capteurs passifs lointains. Certains capteurs infrarouges lointains utilisés pour l’astronomie sont même refroidis à l’azote liquide, afin d’éviter les perturbations engendrées par leur propre rayonnement.

Applications civiles

La sempiternelle télécommande de télévision qui vous permet de choisir votre programme préféré, contient un émetteur infrarouge proche, généralement autour des 950 nm. Il émet un rayonnement bien particulier et codifié selon la marque et le type d’instruction. Le récepteur de la télévision ou de la chaîne hi-fi reçoit le signal et l’interprète. Ce rayonnement est peu onéreux à créer puisqu’il s’agit de diodes électroluminescentes bon marché. Mais il est en revanche facilement perturbé par les éclairages néon ou fluorescents, d’où sa faible portée.

D’autres objets un peu moins communs, comme les poubelles automatiques à détection infrarouge, utilisent aussi un émetteur et un récepteur. À la différence que ceux-ci sont côte à côte. L’émetteur émet constamment le signal, et le récepteur détecte un éblouissement dans le spectre infrarouge. Celui-ci correspond à un objet se rapprochant du couvercle de la poubelle et réfléchissant le rayonnement de l’émetteur infrarouge. Afin d’économiser l’énergie des piles, on utilise généralement la modulation d’émission infrarouge.

Les thermomètres sans contact calculent le rayonnement infrarouge du corps humain ou des objets. Nous savons que la température d’un corps noir peut être déterminée grâce à la mesure d’intensité dans le spectre infrarouge, grâce à la loi de Planck. Au facteur près de l’émissivité, permettant de faire la conversion entre le rayonnement de corps noir (idéal : loi de Planck) et le rayonnement de corps gris (réel : mesuré).

La plupart du temps, ce calcul consiste en une approximation par une relation proportionnelle intensité-température. Ceci afin de s’affranchir de la complexité de calcul d’une part, et de l’éblouissement propre du capteur bon marché. Le capteur est ainsi étalonné afin d’être « efficace » dans la plage de mesure attendue par l’utilisateur.

Applications militaires et sécurité

Les missiles « à détection de chaleur » repèrent les gaz rayonnant dans l’infrarouge et émis naturellement par les moteurs d’avions à réaction. Ils sont monnaie courante depuis les années 1950. En outre, depuis le début des années 1960, les satellites militaires d’imagerie infrarouge observent la Terre pour détecter les émissions infrarouges des tirs de fusées et de missiles.

L’imagerie infrarouge est également à l’étude pour la détection des mines terrestres. Les mines antipersonnel étant généralement enfouies à quelques centimètres seulement sous la surface. Ainsi, le diagramme de rayonnement thermique infrarouge d’une zone peut, dans certaines conditions, révéler leur présence.

Les systèmes de caméras infrarouges permettant de « voir dans l’obscurité » sont également courants. Ils sont composés d’un capteur infrarouge proche ainsi que d’une source d’éclairage infrarouge puissante. Ils peuvent être montés sur des véhicules ou à des endroits fixes, pour permettre la surveillance nocturne d’une zone spécifique.

Mais attention pour les casques ou armes portatives équipés de vision nocturne, il est impossible d’utiliser une source d’éclairage infrarouge, sous peine de se faire repérer très facilement. De ce fait, ces systèmes n’utilisent pas l’infrarouge, mais ils amplifient plutôt passivement la lumière visible déjà présente dans une scène sombre.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

Ce site utilise des cookies

La publicité étant notre principale source de revenu (sans elle, nous n'existerions pas), nous utilisons des cookies afin de l'adapter. Ces derniers nous permettent également de faire des analyses statistiques (anonymes) dans le but d'améliorer notre site. Les cookies servent également à conserver vos préférences si vous êtes logués. Ainsi, nous vous garantissons une meilleure expérience sur notre site. Si vous continuez à utiliser ce dernier, nous considérerons que vous acceptez nos modalités relatives aux cookies.