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Article

1 - PROPRIÉTÉS THERMOÉLECTRIQUES D’UN CONDUCTEUR

2 - PRINCIPAUX COUPLES THERMOÉLECTRIQUES

3 - CONSTRUCTION DES CAPTEURS THERMOÉLECTRIQUES

4 - JONCTION DE RÉFÉRENCE

5 - MÉTHODES DE MESURE DE LA F.É.M.

6 - CÂBLE DE COMPENSATION ET CÂBLE D’EXTENSION

  • 6.1 - Définitions
  • 6.2 - Erreurs provenant de l’utilisation de câbles de compensation ou d’extension

7 - NORMALISATION DES COUPLES THERMOÉLECTRIQUES

8 - INCERTITUDES SUR LA MESURE DE LA F.É.M. GÉNÉRÉE PAR UN COUPLE THERMOÉLECTRIQUE

9 - ÉVALUATION DE L’HOMOGÉNÉITÉ DES COUPLES THERMOÉLECTRIQUES

| Réf : R2590 v2

Propriétés thermoélectriques d’un conducteur
Couples thermoélectriques - Caractéristiques et mesure de température

Auteur(s) : Georges BONNIER, Eric DEVIN

Date de publication : 10 déc. 1997

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Auteur(s)

  • Georges BONNIER : Directeur adjoint du BNM/INM (Institut national de métrologie)

  • Eric DEVIN : Ingénieur de l’université Paris-Sud-Orsay - Chef de la section thermométrie, pyrométrie optique et hygrométrie, - BNM-LNE (Bureau national de métrologie, Laboratoire national d’essais)

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INTRODUCTION

Les couples thermoélectriques sont les instruments de mesure de température les plus couramment utilisés.

Cet article présente les principes de fonctionnement et les généralités concernant les précautions d’utilisation des couples thermoélectriques.

Les lois de la thermoélectricité y sont rappelées au paragraphe 1 car elles sont à la base de la compréhension des phénomènes qui influencent les mesures de température par couple thermoélectrique. En particulier, les origines et les effets des hétérogénéités dans les couples thermoélectriques sont largement abordés. Un point est fait sur les résultats des travaux de recherche récemment effectués dans ce domaine.

Le terme de « couple thermoélectrique » est recommandé et employé dans les normes. Cependant, le mot « thermocouple » est d’usage courant.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-r2590


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1. Propriétés thermoélectriques d’un conducteur

Trois effets thermoélectriques ont été établis expérimentalement. L’un d’entre eux, connu sous le nom d’effet Seebeck, est à la base du fonctionnement des couples thermoélectriques.

1.1 Effet Seebeck et schéma électrique équivalent d’un couple de conducteurs

HAUT DE PAGE

1.1.1 Schéma électrique équivalent d’un élément de conducteur

L’effet Seebeck, découvert par Thomas Johann Seebeck en 1821, concerne l’apparition d’une force électromotrice (f.é.m.) dans un circuit ouvert, composé de deux conducteurs différents, lorsque les jonctions sont à des températures différentes. Cette f.é.m. peut être mesurée en interrompant l’un des fils et en reliant ses deux extrémités à un voltmètre V de très grande impédance d’entrée de manière à ce que le courant dans le circuit soit négligeable (figure 1).

Physiquement, l’effet Seebeck peut s’expliquer par la polarisation de tout élément de conducteur placé dans une zone de température où le gradient est non nul. Considérons un conducteur métallique dans lequel la température n’est pas uniforme (figure 2).

Soit (x,y,z) la température absolue au point M(x,y,z) du conducteur métallique. On suppose que :

Supposons que la température à l’abscisse x + dx soit supérieure à celle à l’abscisse x du conducteur métallique. La modification de la fonction de Fermi liée à l’augmentation de température engendre simultanément une diffusion d’électrons de l’extrémité la plus chaude vers l’extrémité la plus froide [1].

Les électrons chauds étant plus rapides que les électrons froids, l’extrémité chaude se charge positivement et l’extrémité froide négativement...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LE POMMELEC (J.Y.), BONNIER (G.) -   BNM-INM/CNAM, Incertitude sur la f.é.m. générée par un capteur thermoélectrique : sources d’erreurs liées au capteur et à l’électronique de la chaîne de mesure.  -  Bulletin du BNM no 94, oct. 1993.

  • (2) - BARNARD (D.) -   Thermoelectricity in metals and alloys.  -  Taylors and Francis Ltd, London (1972).

  • (3) - ROBERTS (R.B.) -   Absolute thermopower of Pb, Co and Pt Thermophysical properties of some key solids.  -  Codata - Pergamon Press - Numbers 59, déc. 1985.

  • (4) - LAUBITZ (M.J.), MATSUMARA (T.) -   High temperature transport properties of Palladium.  -  Canadian journal of physics, 196 (1972).

  • (5) - MATHIEU (F.), MEIER (R.) -   Contribution à l’étude des dérives de thermocouples - électronique physique de l’effet thermoélectrique et ébauche d’une théorie élémentaire du couple hétérogène.  -  Centre d’étude de l’énergie nucléaire, Belgique.

  • ...

1 Thèse

* - http://www.sudoc.abes.fr

SERIO (B.) - Modélisation, élaboration et caractérisation de réseaux de microthermocouples or-palladium en couches minces. - Thèse de doctorat Sciences pour l’Ingénieur, Université de Franche-Comté (2000).

HAUT DE PAGE

2 Normalisation

HAUT DE PAGE

2.1 Commission électrotechnique internationale CEI

http://www.iec.ch

IEC 60584-1 - 09-95 - Thermocouples - Part 1 : Reference tables. - -

IEC 60584-2 - 01-82 - Thermocouples - Part 2 : Tolerances. - -

IEC 61515 - 07-95 - Mineral insulated thermocouple cables and thermocouples. - -

HAUT DE PAGE

2.2 Association Française de Normalisation AFNOR

http://www.afnor.fr

NF EN 50113...

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