Les thermocouples sont des capteurs de température très répandus dans l’industrie. Ils sont robustes, offrent une réponse rapide et peuvent mesurer de hautes températures. Le capteur de température thermocouple est un dispositif de mesure qui entre en contact avec l’environnement, contrairement au thermomètre infrarouge. Il peut être en immersion dans un liquide ou un gaz et relié à un enregistreur de température. Pour comprendre son fonctionnement, il faut d’abord s’intéresser à sa composition et à la méthode de mesure thermique utilisée.
La sonde thermocouple utilise la force électro-motrice
Le capteur de température thermocouple contient deux fils de métaux reliés à une extrémité, appelée soudure chaude. L’autre extrémité est reliée au boîtier de mesure via la jonction froide.
Lorsque la soudure chaude subit un changement de température, un faible courant électrique est généré. Cette force électro-motrice (fém) est proportionnelle à la température du point de mesure. On utilise des tables de conversion de thermocouples pour établir la correspondance entre le courant mesuré et la température.
Comment choisir les matériaux qui constituent une sonde thermocouple ?
La plage de mesure de température varie selon les métaux utilisés. Cette différence dépend de la conductivité des alliages des fils du couple, classés selon leur type de thermocouple.
Des câbles de raccordement sont utilisés entre les fils du thermocouple et les appareils de mesure sans fausser les résultats, grâce à la loi des métaux intermédiaires. Ce principe garantit que la fém ne change pas, même avec l’ajout d’un troisième conducteur homogène.
Comment s’assurer de la précision de mesure de température du thermocouple ?
Deux éléments sont essentiels : la compensation de la soudure froide et l’étalonnage régulier de la sonde.
La compensation de soudure froide
Le courant électrique mesuré dépend de la différence de température entre la soudure chaude et la soudure froide. Plusieurs méthodes existent :
- Maintenir la soudure froide à 0°C en la plaçant dans un bain d’eau glacée.
- Utiliser un four d’étalonnage qui maintient une température stable.
- Laisser la soudure froide à température ambiante et effectuer un calcul différentiel pour déterminer la température exacte.
Des instruments de mesure peuvent réaliser directement la compensation.
Étalonner la sonde thermocouple
Le calibrage du thermocouple se fait après fabrication et à chaque changement d’utilisation. Il est aussi recommandé en cas de dysfonctionnement.
Deux méthodes principales existent :
- Étalonnage par comparaison : comparaison avec une autre sonde de référence.
- Étalonnage en points fixes : exposition à une température précise comme 0,01°C (point triple de l’eau).
La mesure thermique dans l’industrie
Dans l’industrie, de nombreux processus nécessitent un capteur de température. Le thermocouple est largement utilisé pour son temps de réponse rapide, son coût abordable et sa capacité à mesurer de hautes températures.
Les capteurs à thermistance sont aussi courants et mesurent la température en fonction de la résistance des matériaux. Enfin, les thermomètres à dilatation de gaz ou de liquide offrent une grande précision, mais une plage de mesure plus restreinte.
