MODULE T1 DE LA QUALIFICATION DES OPERATEURS Session de 2005 EXAMEN PRATIQUE : 15 à 20 minutes par candidat. Début vendredi 8h30 au centre de formation du CNPP. EXPRESSION ORALE 1- Qu'est-ce que la thermographie, définition assez conséquente? Réponse attendue - Une technique de mesure des températures impliquant : a- la mise en œuvre d'un instrument de mesure, la caméra thermique, apte à mesurer des puissances de rayonnement en provenance des objets opaques observés et apte à calculer des températures à partir de ses courbes d'étalonnage et des grandeurs d'influence entrées par l'opérateur. b- l'appréciation et la maîtrise de la situation de mesure par l'opérateur qui est responsable de ses mesures. En dit-il plus? 2- Quelle est la bande spectrale de la caméra que vous allez utiliser? Réponse attendue La caméra fonctionne dans l'infrarouge. Entre 3 et 5 µm environ (SW) ou entre 8 et 12 µm environ (LW) 3- Quelle est l'incertitude de mesure de votre caméra? Réponse attendue - Selon la caméra : en température apparente : +/- 2 C ou +/-2%, de quelque chose (valeur lue, calibre, étendue du calibre) MESURE SUR UN OBJET ETENDU 4- On suppose la plaque chauffante isotherme. Quelle est la température apparente de la zone noire? Réponse attendue - après avoir mis émissivité = 1 - résultat de mesure au C près mais sans les 10 èmes. A-t-il parlé de la température d'environnement? Sinon pour dire qu'elle n'influe pas? 5- La température vraie est-elle supérieure ou inférieure à cette température apparente? Pourquoi Réponse attendue Elle est supérieure parce que la température apparente est une valeur par défaut s'il s'agit d'un objet chaud dans un environnement froid, ou alors qu'il s'agit d'un objet plus chaud que son environnement? 6- Le papier a une émissivité de 0,82 (SW) ou 0,95 (LW). Quelle est la température de la plaque? Réponse attendue après avoir mis émissivité = valeur et après avoir mesuré la température d'environnement au C près (sans les 10 èmes )- résultat de mesure au C près (sans les 10 èmes ). 7- Dans le principe, comment mesurez-vous la température d'environnement? Réponse attendue en regardant avec la caméra tout le demi-espace qui voit l'objet, en mettant la caméra en roue libre et en donnant une valeur moyenne de la température observée. 8- Combien vaut l'émissivité du cuivre? Réponse attendue - Déplacement du curseur sur l'image du cuivre Modification de l'émissivité jusqu'à obtenir la même température que mesurée auparavant A-t-il immédiatement modifié l'émissivité dans le sens décroissant? Enoncé de l'émissivité du cuivre : émissivité = Est-ce une valeur qui vous satisfait? Que pensez-vous des mesures de températures sur des objets de faible émissivité?
MESURE SUR FIL CHAUD 9- L'émissivité de l'isolant est de 0,85, mais on va travailler en température apparente. La distance est de 1 m avec objectif standard et au minimum de 50 cm (pour une raison de sécurité). Le fil chaud est le 2 ème à compter de la gauche : il fait 2,5 mm de diamètre (1,5 2 ). Quelle est la problématique qui vous vient immédiatement en tête? Réponse attendue Il peut se poser un problème de résolution spatiale de mesure de la caméra avec son objectif standard. Il faut vérifier si l'on peut mesurer correctement la température du fil d'un certain diamètre, du fait de l'ifov de la caméra, de la distance de mesure de 1 m, et de l'écart de température entre le fil et le fond. En prévention, il faut appliquer le critère des 4*IFOV. 10- Combien vaut l'ifov de votre caméra avec l'objectif standard que vous utilisez? Réponse attendue IFOV en mrad ou IFOV en mm @ 1m. 11- Placez-vous à environ 1,5 mètre du fil. Quelle est la température apparente du fil? Réponse attendue Résultats au C près. 12- Avez-vous pris les précautions élémentaires pour faire une mesure correcte? Réponse attendue En principe non, mais il se peut que la mesure soit correcte, du fait de l'écart de température qui n'est que de 25 C. Si on prend le critère des 4*IFOV, on doit se rapprocher du fil. 13- Mais restez où vous êtes. Que peut-on dire du résultat de votre mesure précédente sur le fil? Réponse attendue Elle est par défaut, à double titre, parce que la caméra est en roue libre et donc que la température apparente est inférieure à la température vraie puisque l'on mesure sur un fil chaud dans un environnement froid, et parce que le fil est vu sous un angle inférieur à 4*IFOV (mais si l'écart de température entre le fil et le fond est faible, la mesure peut néanmoins être correcte).
- ORAL-PRATIQUE DE THERMOGRAPHIE T1 2005 page 1/4 EXPRESSION ORALE noms des candidats 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 Thermographie technique de mesure des températures caméra thermique mesurer des puissances de rayonnement objets opaques calculer des températures courbes d'étalonnage grandeurs d'influence opérateur responsable des mesures apprécie et maîtrise la situation de mesure 2 Bande spectrale infrarouge 8 et 12 µm environ (LW) ou 3 et 5 µm environ (SW) 3 Incertitude de la caméra +/- 2 C ou +/-2% (en température apparente) de quoi? valeur lue, étendue du calibre ou max du calibre TOTAL 1
- ORAL-PRATIQUE DE THERMOGRAPHIE T1 2005 page 2/4 MESURE SUR OBJET ETENDU noms des candidats 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 Température apparente de zone noire émissivité à 1 la température d'environnement n'intervient pas résultats au C et non au 1 ème 5 Température vraie > ou < Tapp ci-dessus? objet chaud dans environnement froid, Tapp est par défaut 6 Mesure de la température de la plaque sur le papier entrée de l'émissivité mesure-t-il la température d'environnement résultat au C (sans les 10 èmes ) 7 Comment mesurer la température d'environnement caméra en roue libre mesure l'ensemble des T des "murs" qui voient la plaque 8 Combien vaut l'émissivité du cuivre diminution de l'émissivité ou augmentation? pour atteindre la valeur de température mesurée sur le papier résultat : émissivité du cuivre ce résultat vous satisfait? que penser des mesures sur des objets de faible émissivité TOTAL 2
- ORAL-PRATIQUE DE THERMOGRAPHIE T1 2005 page 3/4 MESURE SUR FIL CHAUD (SUR FOND FROID) noms des candidats 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9 Problématique de mesure sur un fil problème de résolution spatiale de mesure Problème du nombre d'ifov, selon : la valeur de l'ifov la dimension du fil la distance de mesure l'écart de température entre le fil et le fond 10 IFOV de la caméra Valeur? Unité? 11 Mesure à 1,5 m sur fil de 1,5 carré Résultat en température apparente au C (pas de 10 èmes ) 12 Précautions à prendre se rapprocher du fil respecter le critère 4 IFOV est une bonne précaution 13 Que dire du résultat de mesure précédent? par défaut, à double titre parce que c'est une T app pour objet chaud en envir. froid parce qu'on sous-estime la T sur un fil chaud sur un fond froid TOTAL 3
- ORAL-PRATIQUE DE THERMOGRAPHIE T1 2005 page 4/4 RESULTATS noms des candidats 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 noms de l'observateur et signatures TOTAL 1 TOTAL 2 TOTAL 3 TOTAL ramené à une note sur 20 commentaires
EXAMEN ECRIT DU MODULE T1 DE LA QUALIFICATION DES OPERATEURS CONTROLE DES INSTALLATIONS ELECTRIQUES PAR THERMOGRAPHIE Session 2005 Une seule réponse par question sur la FICHE DE REPONSES. Signer la fiche de réponses. Aucune rature! Tous les documents doivent être restitués à l'animateur en fin d'examen : COPIE INTERDITE. GROUPE G - 15 questions = 20 points 1- (1 point) - Le corps noir A- est dit "noir" puisqu'il n'émet ni ne réfléchit aucun rayonnement visible avec nos yeux. B- réfléchit tous les rayonnements qui lui parviennent. C- absorbe la partie non-visible des rayonnements qui lui parviennent. D- est le corps qui émet la plus grande quantité de rayonnement (à une température donnée). 2- (2 points) - L'émissivité d'un objet est le rapport A- de la luminance mesurée par la caméra et de la luminance du corps noir. B- de la température apparente de l'objet et de la température du corps noir. C- de la luminance émise par l'objet et de la luminance du corps noir, à la même température. D- de la luminance de l'objet et de la longueur d'onde de fonctionnement de la caméra. 3- (1 point) - Le facteur de réflexion d'un objet A- dépend de la température d'environnement de l'objet. B- est le rapport du rayonnement réfléchi et du rayonnement incident. C- est égal à 1 pour un objet semi-transparent. D- est nul pour un miroir parfait. 4- (1 point) - La température s'exprime en A- degré Kelvin. B- degré Celsius. C- degré centigrade. 5- (1 point) - Quelle est l'équation exacte pour un objet opaque dans un environnement à température uniforme? A- émissivité + facteur de réflexion = 1. B- émissivité + facteur de réflexion = température apparente. C- émissivité = facteur de réflexion. D- émissivité = 1. 6- (1 point) - Une grandeur d'influence A- est appelée ainsi parce qu'elle n'est pas la grandeur à mesurer avec l appareil, mais qu'elle influence toujours très peu le résultat de la mesure (de la valeur de la grandeur à mesurer). B- est une grandeur qui parasite le signal fourni par un appareil de mesure. C- a toujours une influence prépondérante sur le résultat de la mesure. D- est une grandeur dont on doit prendre en compte la valeur, lors de la mesure (de la valeur de la grandeur à mesurer). 7- (1 point) - La dérive de la caméra thermique A- n'est intéressante à considérer que lors de la mesure d'écarts de température (= "Delta T"). B- n'existe pas si la caméra est équipée d'un auto-test à sa mise sous tension. C- provoque une incertitude sur les valeurs mesurées. D- est corrigée automatiquement par le logiciel de thermographie. 8- (1 point) - Le pouvoir de résolution spatiale de mesure (PRSM) d'une caméra thermique A- ne dépend que des dimensions du détecteur. B- est égal au nombre de pixels par ligne (ou de détecteurs par ligne). C- est égal au nombre de points discernables sur un écran. D- se détermine par la Fonction de Réponse à une Fente.
9- (2 points) - L'équation de transcription en température A- prend en compte les réflexions parasites. B- prend en compte les valeurs des grandeurs d'influence et la courbe d'étalonnage de la caméra. C- fournit, spontanément et dans tous les cas, des températures "vraies". D- prend en compte les conditions de validité de l'équation de transcription en température. 10- (2 points) - L'incertitude sur la valeur de la température calculée A- dépend de l'aptitude de l'opérateur à respecter les conditions de validité de l'équation de transcription en température. B- ne dépend que de l'incertitude sur les grandeurs d'influence. C- ne dépend que de l'incertitude sur la courbe d'étalonnage de la caméra. D- est inexistante puisque la caméra est étalonnée et donne donc des valeurs exactes. 11- (1 point) - L'examen thermographique consiste à A- apprécier et maîtriser la situation de mesure, comprendre l'image thermique, enregistrer les images thermiques, mesurer les températures. B- évaluer les grandeurs d'influence. C- disposer une caméra thermique face à une scène thermique et enregistrer les thermogrammes. D- établir un rapport d'examen. 12- (2 points) - Lors de la mesure de température à courte distance sur une armoire électrique, on observe un "point chaud" sur une connexion d'un disjoncteur. A- Le résultat de la mesure est indépendant de la température ambiante du disjoncteur. B- La mesure est faite préférentiellement sur l'isolant du conducteur aboutissant à la connexion. C- La mesure doit être faite directement sur le métal de la connexion. D- Le diamètre du conducteur observé n'a pas d'influence sur le résultat de la mesure. 13- (2 points) - Dans une situation de mesure à courte distance, A- la température ambiante influe de façon importante sur la valeur de température calculée. B- la température d'environnement n'influe pas du tout sur la valeur de température calculée. C- le facteur de transmission atmosphérique influe très peu sur la valeur de température calculée. D- la température d'atmosphère influe de façon importante sur la valeur de température calculée. 14- (1 point) - La courbe d'étalonnage d'une caméra thermique A- est garantie à vie, puisqu'elle est établie au moyen d un corps noir, lequel est un objet parfait. B- est la courbe de correspondance entre la valeur du thermosignal et la température du corps noir. C- dépend des grandeurs d'influence, donc de la situation de mesure. D- ne dépend pas de la configuration de la caméra [objectif, ouverture / temps d'intégration, filtre). 15- (1 point) - Dans le spectre infrarouge habituel en thermographie, le facteur de transmission A- de l'atmosphère. est égal à 1. B- d'une plaque de métal de 0,1 mm d'épaisseur est nul. C- d'un objet transparent est nul. D- d'un hublot dit "infrarouge" est égal à 1.
GROUPE M - 6 questions - 20 points Pour les questions ci-après : 1- La caméra thermique est en parfait état, étalonnée et d'incertitude de ± 2 C ou ± 2 % de la température indiquée (valeur la plus grande). Sa courbe d'étalonnage est donnée ci-dessous. 2- L'environnement des objets observés par cette caméra est à température parfaitement uniforme. 1- (5 points) - On veut connaître l'émissivité d'un objet isotherme porté à 65 C (cette mesure est faite par un thermocouple placé à la surface de l'objet) dans un environnement dont la température est de 20 C. La caméra affiche une température apparente de 47 C. Quelle est l'émissivité de l'objet? 2- (2 points) - Quelle est l'incertitude sur la température apparente mesurée par la caméra à la question 1-? 3- (1 point) - L'incertitude de mesure sur la température calculée sera-t-elle supérieure ou inférieure à l'incertitude de mesure sur la température apparente? 4- (5 points) - Même situation de mesure qu'à la question 1- Mais la caméra mesure une température apparente de 70 C? Quelle explication immédiate donnez-vous (en une phrase d'une ligne)? 5- (3 points) - Dans une armoire électrique située dans une température ambiante de 35 C, le manchon isolant de l'extrémité d'un fil conducteur est à l'équilibre thermique avec la connexion sertie (cuivre étamé) sur laquelle se présente un point chaud. La caméra mesure, sur le manchon, une température apparente de 55 C (avec émissivité = 1). On entre ensuite, dans le calculateur de la caméra, les valeurs des grandeurs d'influence qui correspondent à la situation de mesure : émissivité = 0,80 et température d'environnement = 15 C. Quelle est alors la température calculée par la caméra? 6- (4 points) - Dans les mêmes conditions d'intervention et d'exploitation qu'à la question 5- (sauf la température ambiante de l'armoire), quelle est la température que mesurerait la caméra si la température ambiante de l'armoire était de 40 C en plein été? Nom : Prénom :
FICHE DE REPONSES (EXAMEN ECRIT du module T1) - Session du 3 au 7 / 01/ 2005 - GROUPE G...Réponses 1-1 point -... 2-2 points -... 3-1 point -... 4-1 point -... 5-1 point -... 6-1 point... 7-1 point -... 8-1 point -... 9-2 points -... 10-2 points -... 11-1 point -... 12-2 points -... 13-2 points -... 14-1 point -... 15-1 point -... TOTAL =... GROUPE M...Réponses 1-5 points :... 2-2 points :... 3-1 point :... 4-5 points :... 5-3 points :... 6-4 points :... TOTAL =... Signature du candidat GRILLE DE CORRECTION - EXAMEN ECRIT du module T1 3-7 / 01 / 2005
GROUPE G - 15 questions. TOTAL = 20 points 1-1 point -... D 2-2 points -... C 3-1 point -... B 4-1 point -... B 5-1 point -... A 6-1 point... D 7-1 point -... C 8-1 point -... D 9-2 points -... B 10-2 points -... A 11-1 point -... A 12-2 points -... B 13-2 points -... C 14-1 point -... B 15-1 point -... B GROUPE M - 6 questions. TOTAL = 20 points 1-5 points -... 0,45 à 0,47 2-2 points -... ± 2 C 3-1 point -... supérieure 4-5 points... La mesure effectuée au thermocouple est à mettre en cause. 5-3 points -... entre 60 et 62,5 C (faux si < 60 C) 6-4 points -... + 5 C / réponse précédente Nom : Prénom :
GRILLE DE COMMENTAIRES DES CANDIDATS EXAMEN du module T1 3-7 / 01 / 2005 Cette grille est destinée au suivi de la validité de l'examen. Elle n'entre pas en compte dans l'examen. GROUPE G - 15 questions : les 15 questions portent sur des sujets différents : quel sujet? Cocher la case (1 seule case par ligne) Question 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 vocabulaire ou norme définition de base en thermographie compréhension de phénomène physique compréhension de la caméra thermique prise en main de la situation de mesure et mesure elle-même GROUPE M - 6 questions.: les 6 questions portent sur des sujets différents : quel sujet? Cocher la case (1 seule case par ligne) ou répondre par OUI ou NON Question calcul expliqué en cours ou en TD 1 2 3 4 5 6 compréhension de phénomène physique compréhension de la caméra thermique prise en main de la situation de mesure et mesure elle-même