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Auteur(s)
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Eliane RENAOT : Ingénieur - Responsable « amont » du département « température moyenne » au laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM
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Dominique JOUIN : Ingénieur - Responsable du département « température moyenne » et du laboratoire d’étalonnage au laboratoire commun de métrologie LNE-CNAM
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les demandes de prestations d'étalonnage réalisées aux meilleures incertitudes sont en constante augmentation. Le domaine de température le plus sollicité va de − 80 °C à 250 °C, mais on observe un accroissement des demandes en températures négatives lié en particulier à la nécessité de maîtriser la chaîne du froid dans l'agro-alimentaire et le domaine de la santé. Contre toute attente, les prestations d'étalonnage concernant les thermomètres à dilatation de liquide, bien que décroissant d'année en année, représentent encore 20 % des instruments étalonnés car ils sont encore très répandus dans le secteur agroalimentaire.
Cet article a pour but de guider l'expérimentateur dans le choix d'une technique d'étalonnage pertinente en fonction de ses besoins ainsi que dans la mise en œuvre de cette technique. Les mesures de température sont si communes que l'opérateur oublie parfois qu'il lui faut maîtriser plusieurs domaines de la physique pour accéder à des résultats de mesure affectés d'une incertitude compatible avec les besoins exprimés.
L'expérimentateur est souvent confronté à la difficulté d'établir un bilan d'incertitudes associé à sa mesure. Les informations fournies dans cet article formeront une base de réflexion sur laquelle s'appuyer au moment d'établir un bilan d'incertitudes associé à une mesure de température.
Nous nous limiterons dans cet article au domaine de la thermométrie par contact, c'est-à-dire aux méthodes d'étalonnage pour lesquelles le capteur de température est directement en contact avec le milieu d'étalonnage. Nous restreindrons également ce document aux étalonnages réalisés dans la gamme de température allant de 83,8058 K à 2041,35 K. Cette gamme couvre la plupart des besoins des industriels.
Cet article ne concerne pas les appareils de mesure de la température par analyses d'un rayonnement : le lecteur se reportera sur ce sujet à l'article Pyrométrie optique [R 2 610] dans le présent traité.
Cet article ne s'intéresse pas aux sondes cryogéniques utilisées en dessous de 83,8058 K.
Cet article ne traite pas des mesures de température de surface.
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7. Conclusion
Toute personne qui étalonne ou qui utilise un capteur de température ne doit jamais oublier que :
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l’information délivrée par ce capteur est fonction de sa propre température (ou de la variation de température à laquelle est soumis ce capteur) ;
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la différence entre les températures du capteur et celle du milieu dans lequel il est placé peut être importante si les conditions d’échanges thermiques n’ont pas été analysées et adaptées au mieux ;
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un capteur de température n’est pas un instrument discret. Sa présence va modifier la répartition des températures au sein du milieu où il est placé.
Avant l’étalonnage, il est bon de prendre connaissance de la nature du capteur. Un couple thermoélectrique et une thermistance gainée métallique peuvent présenter des aspects extérieurs proches. Néanmoins, les technologies mises en œuvre sont très différentes. Lors de l’opération d’étalonnage, il faudra respecter les précautions adaptées à chacun de ces capteurs.
L’industriel qui souhaite faire étalonner une chaîne thermométrique ou un capteur de température devra toujours s’assurer qu’il y a cohérence entre :
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l’incertitude finale recherchée ;
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la nature du capteur à étalonner ;
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les conditions d’environnement du capteur dans son site d’utilisation ;
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la procédure d’étalonnage mise en œuvre ;
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le nombre de points d’étalonnage effectués ;
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la fonction d’interpolation utilisée.
Le bilan d’incertitude affectant l’étalonnage devra être établi en tenant compte des propriétés métrologiques du capteur en étalonnage, sans oublier l’impact que celui-ci peut avoir sur les caractéristiques thermiques du milieu de comparaison.
On accédera toujours à une incertitude plus faible en faisant étalonner une chaîne de température dans son ensemble plutôt que de traiter séparément les éléments la constituant.
Enfin, il faut garder à l’esprit que le capteur le plus cher associé à la procédure d’étalonnage la plus sophistiquée ne constituent pas forcément la meilleure réponse aux besoins de l’utilisateur.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - CHIRON (Ed.) - Monographie BNM N° 14, Techniques simplifiées permettant d'approcher l'Échelle Internationale de Température de 1990 - Paris (1991).
-
(2) - CHIRON (Ed.) - Monographie BNM N° 17, Compléments d’information à l’Échelle Internationale de température de 1990 - Paris (1998).
-
(3) - ROBIN (Ed.), BENTLEY (E.) - Handbook Temperature Measurement - Volumes 1-3, (1998).
-
(4) - NICHOLAS (J.V.), WHITE (D.R.), WILEY (Ed.) - Traceable Temperatures : An Introduction to Temperature Measurement and Calibration - 2nd Edition, ISBN : 978-0-471-49291-7 (2001).
-
(5) - CHARKI (A.), LOUVEL (D.), RENAOT (E.), MICHEL (A.), TIPLICA (T.) - Incertitude de mesure : applications concrètes pour les étalonnages - Tome 1, Chapitre 1 « Étalonnage par comparaison de capteurs de température entre − 80 °C et 1 600 °C », Ed. EDP Sciences, ISBN 978-2-7598-0594-5 (2011).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Échelle internationale de température de 1990 (EIT-90), disponible sur le site web du BIPM :
http://www.bipm.org/utils/common/pdf/its-90/EIT-90.pdf
Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (JCGM 200:2008), disponible sur le site web du BIPM :
http://www.bipm.org/fr/publications/guides/gum.html
Vocabulaire international de métrologie – Concept fondamentaux et généraux et termes associés (JCGM 200:2008), disponible sur le site web du BIPM :
http://www.bipm.org/fr/publications/guides/vim.html
HAUT DE PAGE
AFNOR
FD X07-007, Métrologie – Guide d’application de la norme NF EN ISO 10012 « Systèmes de management de la mesure – Exigences pour les processus et les équipements de mesure » – Conception, développement, maitrise et amélioration des processus de mesure ou d’essai.
FDX07-011, Métrologie – Essais – Métrologie dans l’entreprise – Constat de vérification des moyens de mesure.
FDX07-012, Métrologie – Métrologie dans l’entreprise – Certificat d’étalonnage des moyens de mesure. Constat de vérification des moyens de mesure.
NF ENV 13005, Guide...
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