Mesures de Température (Thermocouples)

Sondes métalliques
Principe
- Résistance varie avec température
- Eléments sensibles = thermo sondes ou sonde à résistance
     - Montés dans thermomètre à résistance
     - Or, cuivre, nickel, platine ou argent
              - Cuivre = domaine (T°) réduit et linéaire
              - Nickel = plus grand domaine mais non linéaire
              - Platine = grand domaine, très bonne linéarité et stabilité excellente

- Platine

Pour PT100

Connexion PT100
 - Grandeur à mesure = résistance
 - Résistance des fils de liaison = problème

Résistances de liaison « r » automatiquement compensées

PT100 2 fils utilisée sur une carte d'entrée prévue pour sondes 3 fils

Sonde PT100 : montage trois fils

Résistance du fil de retour indifférente
Sonde PT100 : montage quatre fils
Ze est très grande : la chute de tension dans les RLx est négligeable
Ce montage donne la meilleure précision mais est le plus cher

Avantages PT100
- Sensibilité supérieure à celle des thermocouples
- Excellente stabilité
- Très bonne linéarité
- Durée de vie importante
- Très bonne précision
Inconvénients PT100
- Courant de mesure ---> risque d’auto échauffement
- Raccordement 3 fils

Caractéristiques des sondes RDP

Thermistances– CTN et CTP
- Agglomérat d’oxydes métalliques
- Résistance très sensible à l’action de la température
- CTN = coefficient de température négatif

Résistances Non-Linéaires

Thermistances CTP (Coefficient de Température Positif)

T augmente, R augmente

Pas de polarité

Courbe caractéristique

Zone 1 Coef. T° légèrement négatif

Zone 2 (zone utile) Coef. T° positif

Zone 3 Coef. T° fortement négatif (destruction CTP)

Thermocouples

Principes

- Effet Seebeck (1770-1831)

     - Circuit de 2 métaux dont les 2 soudures sont à ≠ T° ---> production de courant

- Effet Peltier (1785-1845)

     - Courant électrique dans jonction de 2 matériaux différents ---> augmentation ou baisse de température selon le sens du courant

- Effet Thomson

      - Production d’un courant dans un matériau homogène soumis à un gradient thermique et parcouru par un flux de chaleur

Principe

      - Réunion de 2 fils métalliques de nature différente mais homogène

      - Si T° différente pour les 2 jonctions ---> force électromotrice

Thermocouples

Principes

Soudure chaude ---> point de mesure

Soudure froide --->  référence

Erreurs de connexion

- Connexion fils de cuivre externes ---> 2 thermocouples additionnels

- Nécessité de compensation

Compensation

Thermocouples – Lois Empiriques

- Loi métal intermédiaire

        - Insertion d’un métal intermédiaire ne modifie pas la tension

- Loi des températures internes

    - Quelle que soit la température d’un des fils de connexion, la tension n’est pas modifiée

- Loi du métal inséré

    - Quel que soit le métal inséré dans un des fils de mesure et quelle que soit la température de ce métal, la tension V ne sera pas modifiée

Thermocouples - Caractéristiques

Thermocouples Linéarisation

Technologies de fabrication

Thermocouples Isolé

Thermocouples
Avantages

- Mesures ponctuelles (petite jonction)

- Réaction rapide (très faible inertie)

- Génération de tension

Inconvénients

- Température de référence doit être constante

- Signal non linéaire

Codes couleurs

Généralités / Comparatif

Conditions de montage sonde

- Règles

 - Thermomètre affecte la température du milieu

 - Solide

         - Colles ou ciment

 - Liquide

          - Position où la vitesse d’écoulement est maximale

          - ∅ fils de connexion minimum

          - Profondeur d’immersion suffisante

 - Maximiser l’échange de chaleur

Pyrométrie optique

- Tout corps émet un rayonnement = ƒ(température)

- Rayonnement absorbé = génération de chaleur

- Pyromètre optique = détecteur échauffé par rayonnement thermique

Principe

- Pas de contact 

- Adaptés pour

           - Milieux corrosifs

           - Vibrations

           - Températures très élevées (---> 4 000 °C)

Choix du moyen de mesure de température

La source: formation continue du groupe OCP