Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article passe en revue les critères les plus communs qui président au choix d’une chaîne de mesure, ce choix étant fortement lié au nombre de contraintes imposées par l’environnement d’utilisation. L’ordre de grandeur des températures à mesurer influe profondément sur le choix du capteur, tandis que l’intervalle exploré autour de la valeur moyenne permet de préciser le choix de la chaîne de mesure. Les attentes en termes de caractéristiques techniques (sensibilité, fidélité, exactitude…) définissent ensuite les propriétés du capteur. Pour autant, la réponse restera la plupart du temps un compromis dont l’expérimentateur seul pourra juger de la pertinence.
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This article reviews the most common criteria that govern the choice of a measurement chain which is strongly influenced by the number of constraints imposed by the environment used. The magnitude of the temperatures to be measured has considerable influence on the sensor choice and the interval explored around the average value enables precision choice of the measurement chain. The needs in terms of technical characteristics (sensitivity, reliability, accuracy, etc.) then define the sensor characteristics. The response nonetheless remains a compromise, the relevance of which can only be assessed by the experimenter.
Auteur(s)
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Jacques ROGEZ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble - Docteur ès sciences - Chercheur CNRS (Centre national de la recherche scientifique) à l'IM2NP – Institut des matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (Marseille)
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Jean LE COZE : Ingénieur civil des Mines - Docteur ès sciences - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Le présent article de synthèse constitue une introduction à la rubrique Thermométrie, à ce titre, il sera fait de fréquents renvois aux différents articles de cette rubrique, où sont détaillées les méthodes particulières propres à chaque capteur.
Dans le présent article, les capteurs et méthodes d’utilisation seront exposées succinctement en faisant référence aux articles spécialisés de ce traité Mesures et Contrôle.
La complexité du choix d’une chaîne de mesure est, à l’évidence, liée au nombre de contraintes imposées par l’environnement d’utilisation. La nature de l’information souhaitée et la méthode de mesure seront aussi des critères importants du choix. Chaque cas particulier aura sa réponse propre et il n’est pas possible d’envisager ici tous les cas. Beaucoup de critères de choix peuvent paraître au premier abord incongrus, comme le poids du capteur, sa couleur..., mais peuvent avoir dans certains cas leur importance. Nous essaierons ici de passer en revue les critères les plus communs en réponse aux questions précédemment posées. La réponse sera souvent un compromis dont seul l’expérimentateur pourra juger de la pertinence.
Quelques éléments de choix ont déjà été rassemblés dans l’article « Mesure des températures. Questions à se poser avant la mesure » [R 2516].
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Critères de choix
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5. Temps de réponse
Pour chaque type d’appareil, diminuer le temps de réponse revient généralement à atténuer la sensibilité. On tourne la difficulté en amplifiant le signal à mesurer, mais cela n’est pas sans limite car on amplifie également les bruits parasites d’origines diverses : dans les mesures ultrasensibles, il faut tenir compte du bruit propre à la mesure, qui varie comme τ−1/2, τ étant la constante de temps de l’appareil. Ce bruit se manifeste par une fluctuation apparente de la grandeur mesurée. On n’a pas intérêt à chercher un temps de réponse faible car les phénomènes thermiques sont généralement lents.
À titre d’indication, on peut dire qu’il n’y a pas de problème pour trouver des appareils répondant à un signal rapide (échelon unité), en moins de 1 s. Le temps de réponse de couples thermoélectriques et de thermistances peut être très court selon le montage. Des résistances thermiques de petites dimensions sont plus rares car plus difficiles à monter.
Il faudra cependant faire bien attention à la bande morte du système, qui est en relation directe avec la sensibilité maximale.
Dans le cas des pyromètres optiques mesurant une énergie, le temps de réponse peut dépendre de la température mesurée : par exemple 0,01 s au-dessous de 700 K et 0,1 s au-delà (cellule photoélectrique). Pour garder un temps de réponse τ raisonnable, on est contraint de limiter la sensibilité. Par exemple, un pyromètre à disparition de filament, couplé à un photomultiplicateur, aura les caractéristiques suivantes : vers 1 400 K, τ < 1 s (sensibilité ± 0,2 K) ; vers 1 200 K, τ = 4 s (sensibilité ± 0,6 K) ; vers 1 000 K, τ = 6 s (sensibilité ± 1 K).
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Temps de réponse
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LANDAU (L.), LIFCHITZ (E.) - Physique statistique - Éd. MIR., Moscou (1967).
-
(2) - ATKINS (P.W.) - Chaleur et désordre, le deuxième principe de la thermodynamique - L’univers des sciences. Bibliothèque Pour la Science (1987).
-
(3) - DE RYCKER (H.) - Chaleur et entropie, démystification de la notion d’entropie - Vaillant-Cannanne SA Liège (1976).
-
(4) - Comité International des Poids et Mesures. Comité Consultatif de Thermométrie - 8e Session. Annexe 14. Édité par le Bureau International des Poids et Mesures (1967).
-
(5) - Vocabulaire international de métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés (VIM) - ISO/IEC Guide 99:2007.
-
(6) - Temperature. Its measurement and control in science and industry - (La...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Thermométrie et pyrométrie
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Du thermomètre de Florence au thermomètre de Lyon
-
La thermographie. Technologies et applications ; Techniques de l’Ingénieur
-
Couples thermoélectriques – Caractéristiques et mesure de température
NORMES
-
Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. - ISO/IEC 17025 - 2005
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