Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Christian RIBREAU : Docteur ès sciences - Institut universitaire de technologie de Cachan
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Marc BONIS : Docteur ès sciences - Université de technologie de Compiègne
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Jacques BEAUFRONT : Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les capteurs et transmetteurs sont indiqués pour des mesures statiques ou /et dynamiques nécessitant une exploitation sous forme d’un signal électrique. Ces instruments sont dotés de propriétés, voire de fonctions intrinsèques, qui permettent de déporter l’information à distance plus ou moins grande. Ce critère, qui permet de différencier capteurs et transmetteurs, n’exclut pas, bien sûr, une utilisation locale limitée au seul affichage numérique de la valeur de pression (manomètre électronique). Rappelons enfin que la mesure des pressions usuelles couvre une gamme allant de quelques centaines de pascals à 50 MPa.
A l’instar de l’article précédent sur les manomètres mécaniques, nous présentons ici l’agencement des instruments, leur potentiel et leurs limites. L’accent est notamment porté sur la technologie du maillon essentiel : le senseur (corps d’épreuve + détecteur). Que ce soit dans les appareils à sortie analogique ou/et numérique, intégrant ou non des fonctions logiques, le senseur représente le cœur du système ; il lui confère ses qualités intrinsèques. La plupart des senseurs délivrent un signal analogique. Leurs technologies seront donc développées dans la présentation des appareils à sortie analogique. Les aspects inhérents à l’intégration des fonctions seront soulignés dans la présentation des instruments dits numériques.
La liaison de données entre l’instrument et le site d’exploitation des mesures conditionne de plus en plus les choix de l’ingénieur. Cette question primordiale conditionne l’interchangeabilité, l’interopérabilité, le renouvellement des matériels, voire la pérennité des installations. Après l’essor technologique des détecteurs et des senseurs, l’intégration-boîtier des fonctions, de traitement du signal et de communication, constitue la principale avancée des dernières années. La tendance, avec l’essor des microtechniques, tend vers davantage d’intégration.
Le tableau 1 donne quelques points de repère de l’évolution rapide de la technologie en matière de capteurs et transmetteurs.
Pour une revue générale sur l’étude des pressions usuelles dans les fluides, le lecteur pourra consulter dans ce traité les articles Pressions usuelles dans les fluides- Instruments et principes de mesure[R 2 041] références [1] et [2].
L'expertise technique et scientifique de référence
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- Version courante de mars 2011 par Christian RIBREAU
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Corps d’épreuve4. Choix des capteurs et transmetteurs
La mesure des pressions usuelles recouvre deux domaines distincts de gammes d’étendues de mesure : le domaine des basses pressions de 0 à 70 - 100 - 150 - 200 - 250 - 350 kPa et le domaine des hautes pressions de 0 à 0,5 - 0,7 - 1 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3,5 - 5 - 7 - 10 - 15 - 20 - 25 - 35 - 50 MPa, avec des fréquences qui ne dépassent guère 1 kHz et des températures comprises couramment entre – 10 C et + 60 C. Il existe à l’évidence un nombre important de possibilités lors d’un choix de capteur ou de transmetteur. Il est donc nécessaire d’établir un cahier des charges qui permettra de définir une solution optimale au problème de la mesure de pression usuelle posé. Seulement, il faut garder à l’esprit que les exigences doivent être limitées au strict nécessaire en fonction du besoin métrologique. En effet, plus il y a de clauses sévères au cahier des charges, plus l’instrument risque d’être coûteux tant en prix qu’au détriment de la qualité des autres domaines. Le bon choix doit donc résulter d’un bon compromis, notamment entre les points suivants.
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Définir ce que l’on veut mesurer
Tout d’abord, il faut définir les caractéristiques de la mesure proprement dite dans les conditions de l’application (mesure de pression relative, positive ou négative, différentielle dans les liquides ou/et les gaz), mais aussi les caractéristiques de la grandeur. En effet, les valeurs prises par la pression (normales ou anormales) conditionnent l’étendue de mesure et les domaines de non-détérioration et de non-destruction de l’instrument.
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Déterminer le niveau d’exactitude nécessaire
Calculée dans les conditions d’utilisation et d’après les spécifi-cations du constructeur, l’erreur globale de l’instrument doit être compatible avec les exigences d’exactitude de la mesure, c’est-à-dire être inférieure à l’erreur maximale tolérée pour l’instrument, et cela indépendamment de son montage et des autres maillons de la chaîne. C’est le point fondamental et souvent difficile à déterminer correctement. Il ne faut pas perdre de vue qu’un niveau d’exactitude de 0,5 % à 0,2 % est déjà bon (exigence courante dans le domaine des procédés : 0,5 %), que peu de capteurs (au sens large) donnent 0.2 % à 0,1 % (exigence habituelle en aéronautique : 0,1 %)...
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Choix des capteurs et transmetteurs
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - RIBREAU (C.), BONIS (M.), GLIGNY (J.-P.), BEAUFRONT (J.) - Pressions usuelles dans les fluides. Instruments et principes de mesure - R 2 040 (1996).
-
(2) - RIBREAU (C.), BONIS (M.), GLIGNY (J.-P.), BEAUFRONT (J.) - Pressions usuelles dans les fluides. Manomètres mécaniques - R 2 041 (1996).
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(3) - TOUX (J.) - Capteurs - R 410-R 411 (1996).
-
(4) - LE GOËR (J.-L.), AVRIL (J.) - Capteurs à jauges extensométriques - R 1 860 (1992).
-
(5) - TRAN-TIEN LANG - Mise en œuvre des procédés électroniques dans les techniques de mesure - R 430 (1984).
-
(6) - FERRETI (M.) - Capteurs à filtres optiques - R 415 (1996).
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...
ANNEXES
La liste des constructeurs de capteurs et transmetteurs qui ont été présentés dans cet article est donnée suivant l’ordre de l’exposé :
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tableau : Capteurs et transmetteurs analogiques à variation de résistance (cf. § 2.1) ;
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tableau : Autres capteurs et transmetteurs analogiques (cf. § 2.2) ;
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tableau : Microcapteurs. Microtechnologies (cf. § 2.3) ;
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tableau : Matériels particuliers (cf. § 2.4 et 2.5) ;
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tableau : Capteurs et transmetteurs numériques (cf. § 3).
Cette liste n’est pas exhaustive.
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