Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article concerne la mise en œuvre des mesures de températures surfaciques en thermométrie par contact, les thermomètres sans contact du type infrarouge ne sont pas traités dans cet article. Sont rappelés les deux types de mesure de température surfacique : mesures directes et mesures indirectes dont la finalité est différente. Les qualités ainsi que les bonnes pratiques de mise en œuvre des capteurs dépendent de la nature de la température recherchée : directe ou indirecte. Pour comprendre les mises en œuvre spécifiques, les principes physiques sont rappelés et les différents types de capteurs disponibles sont présentés.
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Jacques-Olivier FAVREAU : Chargé d’études et de formation - CETIAT (Centre technique des industries aérauliques et thermiques), Villeurbanne, France
INTRODUCTION
La mesure de température de surface fait partie de notre quotidien et pourtant les résultats de mesure font l'objet de critiques sur la représentativité de la température recherchée. Par exemple, prenons comme capteur de température, notre main. En l'appliquant sur le front d'une personne nous pouvons faire un premier diagnostic afin de vérifier la présence de fièvre. Cette première impression est souvent fiable, même si la quantification est réalisée par la mesure d'un thermomètre. La main utilisée pour évaluer une température de surface, tout comme un capteur industriel, peut fournir une impression fausse de la température de paroi. Par exemple, l'appui de la main sur une rampe d'escalier chauffée par le soleil donnera une sensation de douce chaleur si elle est en bois ou de brûlure si elle est en acier ! Ce biais d'évaluation dépend des caractéristiques thermiques (conductivité, effusivité…) du support, qui échangera plus ou moins de chaleur. Tout comme la main, les capteurs de températures industriels peuvent fournir des résultats faux en fonction de la qualité du capteur, des caractéristiques thermiques du support, des conditions d'environnement ainsi que de leurs mises en œuvre.
L'objectif de cet article est de présenter les bonnes pratiques de mise en œuvre de ces capteurs afin d'évaluer une température surfacique le mieux possible. Sont rappelés les principes physiques, les effets parasites et l'impact de l'environnement intervenant sur ces mesures de température particulières.
Les deux principales applications des capteurs de surface sont clairement définies afin de permettre au lecteur d'utiliser la technique de mesures la mieux adaptée. Cet article est illustré d'exemples technologiques.
Pour une bonne mise en œuvre des capteurs de température de surface, il est important :
-
d'identifier le besoin (mesure surfacique ou autre) ;
-
de connaître les effets perturbateurs ; macroconstriction, résistance de contact, effet d’ailette, effusivité thermique… ;
-
d'utiliser les capteurs appropriés ;
-
de maîtriser l'environnement ;
-
d'utiliser des méthodes adaptées.
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MOTS-CLÉS
Thermométrie par contact Flux thermique Macroconscriction Mesure de température de surface
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Conclusion
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4. Bonnes pratiques de mise en œuvre
Ce chapitre reprend les schémas théoriques présentés au chapitre 2 en les faisant évoluer pour présenter l'évolution des effets parasites à chaque étape des mesures directes puis indirectes. Ceci permet de comprendre comment ces effets perturbateurs se manifestent en fonction de l'environnement.
4.1 Pour les mesures de températures de surface directes
4.1.1 Étude des effets parasites lors des mesures directes
La première étape consiste à définir le mesurande avant l'application du capteur (figure 20). Il est constitué par le volume sous la surface (orange) appartenant à l'interface solide/air. La mesure a lieu après stabilisation thermique de l'ensemble (surface/matériau/air).
La deuxième étape débute à l'application du thermomètre sur la surface à mesurer (figure 21). Dès lors, un nouvel équilibre thermique va se créer, avec les trois effets parasites (macroconstriction, résistance de contact, effet d'ailette). Le thermomètre va refroidir localement la surface, modifiant la température qui y régnait avant son application. Un bon thermomètre de température de surface cherche à compenser cet effet. La mesure est réalisée à la stabilisation thermique de cette étape. Il faut compter généralement 15 à 20 minutes.
La troisième étape (figure 22) commence lorsque le thermomètre est retiré, la température revenant progressivement à la température initiale.
La figure 23 fournit les ordres de grandeur des effets parasites sur l'erreur de mesure. Nous constatons que l'erreur relative...
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Bonnes pratiques de mise en œuvre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - NF EN ISO 13732-1 (2008).
-
(2) - SACADURA (J.-F.) - Initiation aux transferts thermiques. - Tec & Doc Lavoisier, pages : 445 (2000).
-
(3) - BARDON (J.P.), RAYNAUD (M.), SCUDELLER (Y.) - Mesures par contact des températures de surface. - Rev générale de Thermique (HS95) 34, p 15-35 Elsevier, Paris.
-
(4) - * - NF ISO/CEI GUIDE 99 (2011).
-
(5) - MORICE (R.), DEVIN (E.) - La mesure par contact des températures de surface : étalonnage des capteurs de surface et traçabilité des mesures : Congrès français de thermique. - SFT 2000, Lyon (15-17 mai 2000).
-
(6) - LIDBECK (M.), IVARSSON, ANDRAS, HOLMEN, WECKSTROM, ANDERSEN - Interlaboratory Comparison of Reference...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Guide d'utilisation des capteurs de température de surface : validation de la méthode par des cas concrets d'application en milieu industriel
http://www.lne.fr/download-pdf/download_utilisation_capteur_temperature.asp
Guide d'étalonnage des capteurs de température de surface en vue d'améliorer l'exactitude des mesures
http://www.lne.fr/download-pdf/download_etalonnage_capteur_temperature.asp
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 13732-1 (2008), Ergonomie des ambiances thermiques – Méthodes d'évaluation de la réponse humaine au contact avec des surfaces – Partie 1 : surfaces chaudes.
NF ISO/CEI GUIDE 99 (2011), Vocabulaire international de métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés (VIM).
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