Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les éléments sensibles à résistance métallique, principalement de platine, sont notamment mis en œuvre dans les thermomètres étalons. L'Echelle Internationale des Températures permet de réaliser des mesures précises et reproductibles et d'éviter l'approche de la température thermodynamqiue trop complexe. A chaque catégorie d'étalons (primaires, secondaires, ou de travail), correspond une technologie d'élaboration de ces éléments, puis également une mise en oeuvre dans les capteurs de mesure. Cet article s'intéresse également aux causes des erreurs rencontrées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Thierry VIGNERON : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Directeur de Pyro-Contrôle Groupe Chauvin Arnoux
INTRODUCTION
Le domaine technique couvert par les éléments sensibles à résistance, principalement de platine, est très vaste. Ces éléments sensibles sont mis en œuvre dans les thermomètres qui servent d’étalons primaires dans la définition de l’Échelle Internationale de Température et d’étalons secondaires dans les laboratoires d’étalonnage ; ils sont largement utilisés dans l’industrie pour les thermosondes à résistance et sont aussi incorporés dans des systèmes de grande diffusion pour des applications domestiques.
Après le rappel de quelques éléments théoriques, l’objet de cet article est de décrire les technologies d’élaboration des éléments sensibles à résistance de platine pour la construction des thermomètres étalons, et leur mise en œuvre dans les capteurs de température. Nous nous intéresserons également aux causes des erreurs de mesure.
Enfin, nous présenterons succinctement d’autres résistances métalliques et matériaux résistifs utilisés dans les laboratoires ou l’industrie.
Cet article est lié à celui sur les cannes pyrométriques (Bases documentaires : Mesures physiques. Dossier Cannes pyrométriques[R 2 710]), qui présente la mise en œuvre de ces éléments sensibles pour la réalisation des thermosondes à résistance, qui est un cas particulier des cannes pyrométriques.
Certains paragraphes reprennent le précédent article de Jean-Michel AUTRAN , ancien Chef du Laboratoire de Thermométrie au Comptoir Lyon-Allemand Louyot.
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Présentation
Éléments sensibles utilisés dans les capteurs industriels2. Thermomètres à résistance de platine
On distingue trois catégories (tableau 3) :
-
les thermomètres de référence ou étalons primaires (§ 2.2) ;
-
les thermomètres de précision ou étalons secondaires (§ 2.3) ;
-
les thermomètres étalons de travail (§ 2.4).
Les thermomètres de référence et les thermomètres de précision sont de conception très différente. Les premiers utilisent des éléments sensibles spécifiques conçus pour cet usage, les seconds les éléments sensibles du commerce, à savoir ceux couramment employés pour les capteurs de température. Néanmoins, il nous a semblé utile de regrouper en un seul paragraphe ces trois types de thermomètres étalons, puisque leurs emplois sont complémentaires dans la chaîne métrologique qui va de l’étalon primaire à la mesure industrielle sur site.
Nous traitons ensuite la mise en œuvre des éléments sensibles à résistance de platine dans les capteurs de température : un thermomètre de référence devra présenter les qualités essentielles d’un étalon, que sont la fidélité et l’exactitude absolue sur un large domaine de température, alors qu’un capteur industriel sera plutôt construit en fonction de critères de robustesse et d’interchangeabilité conformément à des normes officielles, pour un emploi bien déterminé.
2.1 Construction des thermomètres étalons primaires
Le platine de l’élément sensible doit être suffisamment pur pour que le thermomètre remplisse au moins l’une des deux conditions suivantes :
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Thermomètres à résistance de platine
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CALLENDAR (H.L.) - On the practical measurement of temperature (La pratique des mesures de températures) - . Philos. Trans. Roy. Soc. London (Ser. A), 178, p. 160-230 (1887).
-
(2) - KITTEL (C.) - Introduction à la physique de l’état solide - . Dunod (1970).
-
(3) - MATTHIESSEN (A.), VOGT (C.) - Einige Bemerkungen über den Einfluss der Legierungsbildung auf den Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes der Metalle (Remarques sur l’influence de la formation d’alliages sur le coefficient de température de la résistance électrique des métaux) - . Pogg. Ann., no 122, p. 19, cité par KOSTER (W.) et HEUSLER (J.) (1864), Metall, 22, p. 1-8 (janv. 1968).
-
(4) - MEYERS (C.H.) - Coiled filament resistance thermometers (Filament bobiné pour thermomètre à résistance) - . J. Res. Nat. Bur. Stand., 9, no 6, p. 807-15 (1932).
-
(5) - Erreur engendrée par les fuites thermiques le long des connecteurs des capteurs de température - . Université de Bar-Ilan (Israël) Mesures...
ANNEXES
La plupart des pays industrialisés ont repris la norme européenne CEI 60751 « Industrial platinum resistance thermometer sensors » : en France, NF EN 60751, en Allemagne DIN EN 60751, au Royaume Uni BS EN 60751.
Cette norme internationale définit principalement :
-
• la résistance R0 à 0 ˚C : 100 Ω ;
-
• la relation mathématique résistance-température dans le domaine de température de la sonde (§ 1.1.1 de l’article [R 2 525]) ;
-
• le rapport R100/R0 = 1,385 0 (différent de celui des thermomètres...
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