Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Éric DEVIN : Ingénieur de l’université Paris-Sud / Orsay - Chef de la section thermométrie, hygrométrie et viscosimétrie - BNM-LNE (Bureau national de métrologie-Laboratoire national d’essais)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les couples thermoélectriques comptent parmi les capteurs de température les plus employés en raison de la diversité des matériaux utilisés dans leur fabrication et de l’éventail des caractéristiques physiques qui en résultent.
Cet article présente les principales performances et les conditions spécifiques d’emploi de ces capteurs en distinguant ceux, normalisés, qui sont le plus couramment utilisés, de ceux encore étudiés par les laboratoires de métrologie tant ils pourraient être à terme une réponse aux besoins industriels des années à venir.
En dernière partie, les aspects de l’étalonnage des couples thermoélectriques sont abordés car il s’agit d’une étape indispensable à l’utilisation convenable d’un capteur de température.
certains paragraphes de ce document ont été repris de l’ancienne édition du présent article rédigée par Jean-Michel AUTRAN (Ingénieur de l’École de physique et de chimie industrielles) - Ancien chef du Laboratoire de thermométrie du comptoir Lyon Alemand, Louyot et Roger LACROIX - Ancien chef du Laboratoire de recherche du comptoir Lyon Alemand, Louyot. Il s’agit en particulier des informations relatives à certains couples thermoélectriques d’usage peu courant qu’aucune publication scientifique ou qu’aucune norme parue après 1986 n’a permis de mettre à jour ou d’informations concernant les propriétés métallurgiques des métaux et alliages utilisés dans la constitution des couples.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1986 par Jean-Michel AUTRAN, Roger LACROIX
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Mesure des températures supérieures à + 1 800 C5. Mesure des températures jusqu’à + 1 800 C
Les couples thermoélectriques utilisés sont en alliages de platine-rhodium (type B et non normalisés).
Comme cela vient d’être signalé, c’est l’élément de platine des couples de type S et R qui impose ses limites d’emploi. Des couples formés d’alliages de platine-rhodium de compositions différentes permettent donc d’étendre les possibilités de mesure à un nouveau domaine. Le gain ainsi réalisé est de l’ordre de 400 C.
5.1 Propriétés des alliages platine-rhodium et combinaisons choisies
Le point de fusion du platine est d’environ 1 772 C et celui du rhodium d’environ 1 960 C. Ces deux métaux sont miscibles en toutes proportions. Ils forment une série continue de solutions solides avec un intervalle de fusion de ces alliages si réduit que l’on n’a pas pu en préciser la largeur, ce qui facilite l’obtention d’alliages homogènes. La température de fusion des alliages passe rapidement, quand la teneur en rhodium augmente, de celle du platine à celle du platine–20 % rhodium vers 1 880 C. La croissance est ensuite moins rapide. Cela, joint à la difficulté de tréfilage lorsqu’on augmente la teneur en rhodium, fait que au-delà de 30 % de rhodium, ces alliages n’ont qu’un intérêt réduit. Le tableau 15 présente les propriétés électriques de ces alliages. L’addition de rhodium dans le platine accroît, en outre, considérablement sa résistance mécanique à chaud.
L’ensemble de ces données et la recherche de la sensibilité maximale ont permis de choisir des combinaisons d’alliages pour constituer des couples thermoélectriques. Il s’agit des couples :
-
Pt-30 % Rh / Pt-6 % Rh ;
-
Pt-20 % Rh / Pt-5 % Rh ;
-
Pt-40 % Rh / Pt-20 % Rh.
La figure 10 présente les courbes de réponse de ces couples thermoélectriques. Notons que parmi ces combinaisons, seul le couple Pt-30 % Rh / Pt-6 % Rh est normalisé dans la norme CEI 584-1 sous la désignation de couple de type B.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Échelle internationale de température de 1990, Bulletin du BNM n 79 - Janv. 1990 pages 15-29.
-
(2) - NIST Monograph n 175 - Temperature-electromotive force reference functions and tables for letter-designated thermocouple types based on the ITS-90. - Department of commerce - USA - 1993.
-
(3) - * - Norme internationale CEI 584-1 - 1995.
-
(4) - RUBSBY (R.-L.), HUDSON (R.-P.), DURIEUX (M.) - Revised values for (t90 – t68) from 630 C to 1 064 C - . Metrologia.
-
(5) - * - Norme internationale CEI 584-2 (1982) + amendement A1 (1989).
-
(6) - BARBER (C.-R.), PEMPERTON (L.-H.) - Silver / palladium thermocouple. - J. Sci. instrum. (USA) 32 n 12 déc. 1955 pages 486-7.
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