Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article passe en revue les critères les plus communs qui président au choix d’une chaîne de mesure, ce choix étant fortement lié au nombre de contraintes imposées par l’environnement d’utilisation. L’ordre de grandeur des températures à mesurer influe profondément sur le choix du capteur, tandis que l’intervalle exploré autour de la valeur moyenne permet de préciser le choix de la chaîne de mesure. Les attentes en termes de caractéristiques techniques (sensibilité, fidélité, exactitude…) définissent ensuite les propriétés du capteur. Pour autant, la réponse restera la plupart du temps un compromis dont l’expérimentateur seul pourra juger de la pertinence.
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This article reviews the most common criteria that govern the choice of a measurement chain which is strongly influenced by the number of constraints imposed by the environment used. The magnitude of the temperatures to be measured has considerable influence on the sensor choice and the interval explored around the average value enables precision choice of the measurement chain. The needs in terms of technical characteristics (sensitivity, reliability, accuracy, etc.) then define the sensor characteristics. The response nonetheless remains a compromise, the relevance of which can only be assessed by the experimenter.
Auteur(s)
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Jacques ROGEZ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble - Docteur ès sciences - Chercheur CNRS (Centre national de la recherche scientifique) à l'IM2NP – Institut des matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence (Marseille)
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Jean LE COZE : Ingénieur civil des Mines - Docteur ès sciences - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
INTRODUCTION
Le présent article de synthèse constitue une introduction à la rubrique Thermométrie, à ce titre, il sera fait de fréquents renvois aux différents articles de cette rubrique, où sont détaillées les méthodes particulières propres à chaque capteur.
Dans le présent article, les capteurs et méthodes d’utilisation seront exposées succinctement en faisant référence aux articles spécialisés de ce traité Mesures et Contrôle.
La complexité du choix d’une chaîne de mesure est, à l’évidence, liée au nombre de contraintes imposées par l’environnement d’utilisation. La nature de l’information souhaitée et la méthode de mesure seront aussi des critères importants du choix. Chaque cas particulier aura sa réponse propre et il n’est pas possible d’envisager ici tous les cas. Beaucoup de critères de choix peuvent paraître au premier abord incongrus, comme le poids du capteur, sa couleur..., mais peuvent avoir dans certains cas leur importance. Nous essaierons ici de passer en revue les critères les plus communs en réponse aux questions précédemment posées. La réponse sera souvent un compromis dont seul l’expérimentateur pourra juger de la pertinence.
Quelques éléments de choix ont déjà été rassemblés dans l’article « Mesure des températures. Questions à se poser avant la mesure » [R 2516].
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Choix du capteur et de la chaîne en fonction du domaine de température1. Critères de choix
Le choix peut simplement être guidé par la nature du matériau à tester. Il faut, pour cela aussi, être à l’écoute des études spécifiques réalisées. Par exemple, dans le domaine de la santé, la mesure de la température corporelle est en particulier importante chez les nouveaux-nés et chez les enfants atteints de déficiences immunitaires. La décision d'une hospitalisation peut en dépendre. La conclusion de 44 études sur plusieurs milliers de cas recommande l'emploi du thermomètre à dilatation de liquide plutôt que la thermographie infrarouge tympanique.
Le prix, éminemment fluctuant d’un fournisseur à l’autre, ne sera pas abordé ici, bien que certainement décisif dans le choix final. On peut cependant annoncer ceci : à performances égales, le couple thermoélectrique est moins cher que la résistance.
Les tableaux 1 et 2 résument les caractéristiques principales des différents thermomètres (sensibilité dans le tableau 1, fidélité et exactitude dans le tableau 2), et le tableau 3 leurs avantages et inconvénients.
Il est évident que la technique idéale consiste en l’utilisation, dans le domaine que l’on étudie, des appareils dérivés des étalons d’interpolation, c’est-à-dire construits avec les mêmes matériaux, en admettant cependant des tolérances plus larges que celles des étalons. Chacun d’eux possède un intervalle de température recommandé. Cette démarche, hautement souhaitable au laboratoire, se révèle souvent trop onéreuse et inapplicable dans la pratique industrielle à cause des contraintes spécifiques et souvent draconiennes de cette activité. Seuls les étalons d’interpolation possèdent des courbes d’étalonnage graduées selon un pas très fin, et cela grâce aux formules d’interpolation élaborées par les organismes spécialisés.
Cependant, d’autres appareillages bâtis sur le même principe ou faisant intervenir des phénomènes physiques totalement différents sont capables de rendre de meilleurs services pratiques, plus adaptés aux contraintes industrielles :
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les couples thermoélectriques nickel-chrome/nickel...
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Critères de choix
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LANDAU (L.), LIFCHITZ (E.) - Physique statistique - Éd. MIR., Moscou (1967).
-
(2) - ATKINS (P.W.) - Chaleur et désordre, le deuxième principe de la thermodynamique - L’univers des sciences. Bibliothèque Pour la Science (1987).
-
(3) - DE RYCKER (H.) - Chaleur et entropie, démystification de la notion d’entropie - Vaillant-Cannanne SA Liège (1976).
-
(4) - Comité International des Poids et Mesures. Comité Consultatif de Thermométrie - 8e Session. Annexe 14. Édité par le Bureau International des Poids et Mesures (1967).
-
(5) - Vocabulaire international de métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés (VIM) - ISO/IEC Guide 99:2007.
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(6) - Temperature. Its measurement and control in science and industry - (La...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Thermométrie et pyrométrie
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Du thermomètre de Florence au thermomètre de Lyon
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La thermographie. Technologies et applications ; Techniques de l’Ingénieur
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Couples thermoélectriques – Caractéristiques et mesure de température
NORMES
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Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. - ISO/IEC 17025 - 2005
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