Principes de mesure de la température

Les thermomètres bimétalliques, également appelés thermomètres bimétaux ou sondes de température, se composent de deux métaux ayant chacun des coefficients de dilatation différents. À mesure qu'ils montent en température, l'un des métaux se dilate plus que l'autre, ce qui provoque une déformation. Cette déformation est transférée mécaniquement pour déplacer une aiguille sur un cadran, permettant ainsi de mesurer et de lire la température en fonction de l'échelle. Économiques, les thermomètres bimétalliques constituent une excellente solution pour la mesure et l'indication locales de la température.

Découvrir les thermomètres bimétalliques

Figure 1 - Structure d'un thermomètre bimétallique

Les avantages des thermomètres bimétalliques :

• Faible coût, fiable
• Ne nécessite pas d'alimentation électrique
• Bonne option pour l'indication locale

Limites des thermomètres bimétalliques :

• Les pièces internes en mouvement nécessitent un entretien
• Recalibrage et correction peuvent s'avérer nécessaires avec le temps
• Pas de signal en sortie

Figure 2 - Fonctionnement du thermocouple

Les thermocouples fonctionnent sur la base de l'effet Seebeck, qui implique de souder l'un à l'autre deux fils conducteurs électriques de matériaux différents. On appelle le point de soudure la jonction à chaud. Il est possible de mesurer une tension entre les deux fils, appelée jonction à froid, laquelle dépend de la température. Les thermocouples peuvent être fabriqués dans différents matériaux, porter différents noms et être conçus pour différentes plages de température.

Le Type K (nickel-Chrome/nickel-aluminium) est le thermocouple le plus courant; c'est un capteur peu coûteux mais fiable sur une plage de température de -200 à 1 300 °C. Pour les applications plus exigeantes avec des températures plus élevées, les thermocouples en alliage noble avec du platine et du rhodium, comme les thermocouples de type B, R et S peuvent mesurer des températures supérieures à 1 700 °C.

Avantage des thermocouples :

• Faible coût, fiable
• Il existe différentes versions pour des plages de températures différentes
• Supporte des températures supérieures par rapport aux RTD
• Temps de réponse plus rapide que pour les RTD
• Peuvent être branché à un transmetteur de température

Limites des thermocouples :

• Signal non linéaire
• Signal à faible tension sensible au bruit électrique
• Nécessite un câble spécial
• Des écarts de mesure peuvent se produire avec le temps, impliquant la nécessité d'un recalibrage

Les avantages des RTD :

• Plus précis que les thermocouples
• Plus linéaires et stables que les thermocouples
• Peuvent être branché à un transmetteur de température
• Ne nécessitent pas de câble spécial

Inconvénients des RTD :

• Plus chers que les thermocouples
• Généralement conçus pour des températures inférieures à 600 °C
• La résistance des câbles peut affecter la valeur de mesure

Les tubes protecteurs servent à protéger les capteurs de température contre l'abrasion, la corrosion, les vibration et les impacts mécaniques. Sur la figure 4, il s'agit d'un tube avec une extrémité fermée qui sert de gaine à la sonde de température. En plus de protéger le capteur de température, il permet également de retirer ou de remplacer un capteur sans avoir à arrêter le procédé.

Lors du choix d'un tube protecteur, il est important de prendre en compte certains aspects comme les diamètres interne et externe, la longueur, le matériau, le raccordement au procédé et la conception, qui doivent être compatibles avec le capteur prévu.

Découvrir les tubes protecteurs

Figure 4 - Sonde de température et tube protecteur

Avantages du tube protecteur :

• Offre une résistance mécanique au capteur
• Les capteurs peuvent être retirés ou remplacés sans avoir à arrêter le procédé

Limites du tube protecteur :

• Augmente le temps de réponse du capteur
• Augmente la perte de pression en raison d'une empreinte plus importante

Figure 5 - Tête de transmetteur (à gauche), Transmetteur rail Din (à droite)

Les transmetteurs de température servent à transmettre le signal de mesure sur de longues distances à l'aide d'un signal de télémétrie normalisé (ex. : 4-20 mA) ou de protocoles de communication numérique, qui sont très robustes et résistants au bruit électrique. Les thermomètres compacts peuvent être équipés d'un transmetteur de température intégré, mais un capteur autonome peut être connecté à des transmetteurs rail DIN / tête intégré, qui sont compatibles avec la plupart des types de thermocouples et de RTD.

Certains modèles de transmetteurs de température offrent également une possibilité de paramétrage, d'étalonnage, de diagnostic intégré et d'autres fonctionnalités.

Découvrir les transmetteurs rail DIN / tête intégré

Avantages des transmetteurs de température :

• Signal de télémétrie industriel robuste sur les longues distances
• Possibilité de paramétrage, d'étalonnage et de diagnostic, selon le modèle.
• Compatible avec une large gamme de capteurs de température

Limites des transmetteurs de température :

• Coûts supplémentaires

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