Bibliographie & annexes
Présentation
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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Différents types d’hygromètres d’accès à l’humidité relative4. Exemple pratique : mesure indirecte de l’humidité relative
Dans certains cas, l’humidité relative ne peut être mesurée directement. C’est notamment le cas où les conditions de mesure ne permettent pas physiquement d’utiliser un capteur à variation d’impédance, par exemple pour des températures élevées ou pour des conditions proches de la saturation, conditions dans lesquelles les hygromètres à variation d’impédance peuvent subir une altération de l’élément sensible.
Dans tous les cas, c’est la détermination de l’humidité relative à partir d’un hygromètre à condensation, associé à une sonde de température, qui permet d’atteindre les incertitudes les plus faibles, sur la valeur calculée de l’humidité relative.
Il faut également prendre en compte le fait important, que la pression de vapeur diffuse très bien dans un environnement climatique, et qu’il suffit de réaliser la mesure de la température de rosée en un seul emplacement du volume d’essai à caractériser, ce qui n’est pas le cas de l’hygromètre à variation d’impédance.
L’humidité relative n’est donc pas mesurée directement, mais elle est calculée ; il est donc nécessaire de déterminer son incertitude à partir de la connaissance des incertitudes associées à la mesure des différentes températures mesurées dans le volume d’essai et à celle de la température de rosée, et d’appliquer la propagation des incertitudes, liée à la formule de calcul utilisée.
4.1 Calcul de l’humidité relative
Les valeurs des coefficients
et
sont très voisines de 1, dans les conditions normales d’utilisation et varient très peu lorsque la pression reste voisine de la pression atmosphérique. Ainsi, pour des applications courantes, à la pression atmosphérique, il est possible de déterminer l’humidité relative à partir de la température et la température de rosée,...
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Exemple pratique : mesure indirecte de l’humidité relative
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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