Bibliographie & annexes
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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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Bonnes pratiques de mise en œuvre
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3. Différents types de capteurs et considérations pratiques
Ce chapitre rappelle les technologies disponibles sur le marché des capteurs de température de contact, avec des indications concernant les avantages et inconvénients pour les mesures de températures de surface.
3.1 Technologies de capteurs industriels
3.1.1 Sondes à résistance de platine
Il existe deux familles de sondes à résistance de platine. L'élément sensible est en platine. Il est constitué soit de l'enroulement d'un fil soit il est sérigraphié ; ces deux configurations sont présentées sur la figure 17.
La variation de la résistance électrique est proportionnelle à la température. Les « Pt100 » génèrent une résistance de 100 Ω lorsque l'élément sensible est soumis à une température de 0 °C, avec une sensibilité d'environ 0,4 Ω/°C. Il existe d'autres types de sondes, avec des valeurs de résistance à zéro degré différentes. La résistance des fils doit être corrigée, on préférera les sondes câblées en quatre fils. Cette configuration permet de s'affranchir de la résistance des fils. Ce sont des capteurs métrologiques, c’est-à-dire permettant une bonne fiabilité des mesures (faibles incertitudes, bonne répétabilité).
– Points faibles : peu ponctuel, fragile, temps de réponse relativement long.
– Points forts : élément sensible fiable et reproductible, incertitudes maîtrisées.
– Avenir : les éléments sensibles sont de plus en plus petits
-
temps de réponse court
-
ponctuel.
– Conclusion : bien adapté à la mesure de surface statique et de bonne qualité.
HAUT DE PAGE3.1.2 Couples thermoélectriques ou thermocouples
Il existe deux familles de couples thermoélectriques utilisés pour les mesures de surface. Ceux sous forme de perles et ceux sous...
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Différents types de capteurs et considérations pratiques
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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