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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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 jusqu’à + 1 250 C2. Mesure des températures jusqu’à + 900 C
2.1 Couples thermoélectriques de type T, J et E en alliage de cuivre-nickel
La norme CEI-584-1 utilise le mot composé cuivre-nickel pour définir les couples en alliages contenant de 40 % à 55 % de nickel, de 60 % à 45 % de cuivre et d’autres divers éléments en faibles proportions (manganèse, fer, cobalt...). Ils sont souvent désignés par le terme commercial Constantan. Du point de vue métallurgique, le cuivre et le nickel sont miscibles en toute proportion à l’état solide comme à l’état liquide. Les alliages qu’ils forment présentent, dans l’intervalle de composition où se situent les Constantans, des propriétés physiques remarquables :
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résistivité électrique élevée : 48,9 µΩ.cm à 0 C ;
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coefficient de température de la résistivité faible :
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propriétés thermoélectriques favorables : associé au platine, le couple ainsi formé délivre une f.é.m. voisine de 21 mV vers 500 C ;
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bonne résistance à l’oxydation jusqu’à 700-900 C ;
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ductilité permettant d’élaborer des fils fins (25 µm de diamètre par exemple).
Ces alliages initialement utilisés pour fabriquer des résistances électriques furent utilisés en premier lieu pour élaborer des couples cuivre/Constantan (aujourd’hui désignés couples de type T ) et des couples fer/Constantan (aujourd’hui désignés couples de type J ). Plus récemment a été adopté aux États-Unis le couple nickel-chrome (90 % nickel-10 % chrome)/Constantan désigné couple de type E.
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BIBLIOGRAPHIE
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(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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