De nouvelles méthodes de caractérisation de la tenue à la fatigue des matériaux métalliques par mesure thermique sont développées depuis plusieurs années. Elles donnent accès en quelques dizaines de minutes à une estimation de la limite d'endurance et de la dispersion des résultats de fatigue d'un matériau, là où plusieurs jours sont nécessaires traditionnellement. Un des axes de développement de ces méthodes consiste à caractériser à l'aide de ces techniques les effets de surface sur les propriétés à la fatigue. Pour capter l'information due à l'hétérogénéité locale provoquée par le traitement de surface, il est nécessaire de passer d'une vision moyenne à des mesures de champ. Deux points clefs peuvent être considérés pour ce passage. Le premier concerne la mesure et est traité dans cet article. Le second concerne l'identification du champ de sources locales à partir du champ de température mesurée et n'est pas traité ici. Un protocole expérimental de mesure du champ de température d'une tôle mince avec une précision suffisante (incertitude de l'ordre du milliKelvin) est présenté pour discerner des hétérogénéités de propriété à la fatigue (p. ex. surface vs. cœur). L'article expose les différentes sources d'artefacts rencontrés et les techniques utilisées pour les supprimer.