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RÉSUMÉ
Mesurer l’humidité relative avec une erreur de justesse de l’ordre de ± 1 % HR n’est pas simple compte-tenu des différentes caractéristiques techniques des hygromètres.
Cet article traite des paramètres hygrométriques permettant d’accéder, par le calcul, aux valeurs de l’humidité relative à partir d’une mesure de température et d’un paramètre hygrométrique associé, et des relations entre les différents paramètres.
Il présente les 3 principaux types d’hygromètres (à variation d’impédance, à condensation et psychromètre) utilisés pour la mesure ou la détermination de l’humidité relative en environnement climatique, et donne des exemples de calculs d’incertitude, en humidité relative, à partir des mesures effectuées avec un psychromètre et un hygromètre à condensation, associés à un thermomètre.
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-
Bernard CRETINON : Consultant – Expert en hygrométrie (Villeurbanne, France)
INTRODUCTION
De nombreux utilisateurs d’hygromètres rencontrent des problèmes concernant les performances métrologiques exigées, en milieu industriel ou pharmaceutique, sur les valeurs de la température et de l’humidité relative mesurées, dans des environnements climatiques (enceinte climatique, salle climatisée, etc.), par rapport aux spécifications des normes sectorielles (par exemple : Erreurs maximales tolérées (EMT) : ±1 °C et ±2 % H.R., à 25 °C et 60 % HR).
En effet, les erreurs de justesse annoncées par la majorité des constructeurs, sur le paramètre mesuré ou calculé de l’humidité relative sont de l’ordre de : ±1 % à ±2 % HR, sur toute la plage de mesure quelle que soit la valeur de la température et de l’humidité relative.
Cela nécessite, donc, de bien connaître les performances métrologiques réelles, sur le paramètre humidité relative, mesuré ou calculé, liées au type d’hygromètre choisi, pour effectuer ces mesures.
Il est, en principe, préférable d’utiliser un instrument de mesure directement sensible au paramètre désiré, mais pour l’humidité relative, la situation est un peu différente : les hygromètres directement sensibles à ce paramètre, comme les hygromètres à variation d’impédance, ne sont pas nécessairement ceux qui permettent d’obtenir les incertitudes de mesure les plus faibles, à cause de leur principe de mesure physicochimique. Dans certains cas, il sera donc préférable d’utiliser un hygromètre sensible à un autre paramètre d’humidité (température de rosée, température humide) et de calculer l’humidité relative, à la température du milieu ou sont placés les produits en essai.
Cet article présente les définitions et les principales relations permettant d’accéder à l’humidité relative, ainsi que les coefficients de sensibilité et les incertitudes en humidité relative calculées, à partir des incertitudes des paramètres d’humidité et de température mesurés.
De plus, le lecteur y trouvera les principaux types d’hygromètres utilisés en environnement climatique (hygromètre à condensation, à variation d’impédance, psychromètre).
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MOTS-CLÉS
incertitude température Hygromètre humidité relative pression de vapeur température de rosée coefficient de sensibilité psychromètre
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6. Conclusion
Les exemples présentés dans cet article montrent que le choix de l’hygromètre est important, selon le domaine de température et d’humidité relative, afin de respecter les exigences sur les erreurs maximales tolérées (EMT), pour les environnements climatiques demandés dans certaines normes ou recommandations sectorielles.
Un étalonnage de l’hygromètre auprès d’un laboratoire accrédité par la chaîne nationale est souvent nécessaire, pour être certain de respecter certaines de ses exigences. De toute façon la maîtrise des incertitudes de mesure est essentielle.
Par exemple, certaine normes ISO mentionnent une EMT en température de +/–1 °C et une EMT sur l’humidité relative de +/–2 % HR, à 25 °C, 65 % HR.
Or, dans cet exemple, une variation de 1 °C en température entraîne une variation comprise entre 3 % et 4 % sur le paramètre calculé d’humidité relative, soit environ le double des exigences de la norme.
Cela signifie que, selon le domaine d’utilisation demandé, concernant des essais en environnement climatique varié, les EMT exigées sur les valeurs de température et d’humidité relative ne sont pas toujours cohérentes avec les relations mathématiques, entre les différents paramètres mesurés et le choix du type d’hygromètre est donc très important.
Dans l’exemple précédent, pour respecter l’EMT en humidité relative (+/–2 % HR), il faudrait une EMT en température de l’ordre de +/–0,5 °C, ce qui extrêmement difficile à obtenir dans des salles climatisées avec ou sans personnel à l’intérieur.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CRÉTINON (B.), MORIN (L.) - Guide pratique pour les mesures d’humidité dans l’air. - Notice technique HYG4 - 3e édition, CETIAT, nov. 1992.
-
(2) - SONNTAG (D.) - Vapor pressure Formulations based on the ITS-90 and psychrometer formulate - Important new values of the physical constants of 1986. - Z Meteorologie, 70, p. 5-340 à 344 (1990).
-
(3) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for water in range 0 to 100 oC. - Journal of Research of the National Bureau of Standards. A., Physics and Chemistry, vol. 80 A, no 5 et 6, p. 775-785, sept., déc. 1976.
-
(4) - WEXLER (A.) - Vapor pressure formulation for ice. - Journal of Resarch of the National Bureau of Standards. A., Physics and Chemistry, vol. 81 A, no 1, p. 5-20, janv.-févr. 1977.
-
(5) - WEXLER (A.), GREENSPAN (L.) - The NBS. Standard Hygrometer. - Humidity and moisture, vol. 3, p. 389-433.
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure - NF ENV 13-005 - 08-99
-
Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie - NF X 07-001 - 12-94
-
Principe de l’écriture des nombres, des grandeurs, des unités et des symboles - NF X 02-003 - 12-95
-
Le système international d’unités - NF X 02-006 - 08-94
-
Atmosphères normales de conditionnement et/ou d’essais. - FD X 15-001 - 06-97
-
Paramètres hygrométriques - NF X 15-110 - 07-94
-
Généralités sur les instruments de mesure - NF X 15-111 - 01-04
-
Hygromètres à condensation - NF X 15-112 - 12-94
-
...
ANNEXES
1 Principaux constructeurs - distributeurs
1.1 Hygromètres à condensation
General Eastern (États-Unis, distribué par Elcowa)
MBW (Suisse, distribué par PB Mesures)
Michell (Grande-Bretagne)
Edgetech (États-Unis, distribué par Gruter et Marchand)
HAUT DE PAGE1.2 Hygromètres à oxyde métallique
Brownell (Grande-Bretagne)
Endress et Hauser (Allemagne, distribué par Elcowa)
Fluidystème (France)
MCM (Grande-Bretagne)
Michell (Grande-Bretagne)
Panametrics (États-Unis)
Shaw (Grande-Bretagne, distribué par Gruter et Marchand)
Xentor (États-Unis, distribué par PB Mesures)
HAUT DE PAGE1.3 Hygromètres à variation d’impédance
Alpha sensors (Suisse)
Coreci /Gefran (France)
Delta...
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