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RÉSUMÉ
Les cannes pyrométriques servent à fournir un signal dépendant de la température et font partie de la chaîne de mesure thermique. Elles permettent ainsi d’assurer la protection mécanique et chimique de l’organe sensible. Cet article recense tout d’abord les différentes fonctions remplies par ces cannes. Puis les éléments de leur constitution (éléments sensibles à résistance, matériaux de protection, têtes de raccordement, câbles d’extension, etc) et leurs différentes propriétés (temps de réponse, répétabilité, exactitude, propriétés mécaniques et autres) sont également passées en revue. Quelques cas particuliers de cannes pyrométriques viennent ensuite fermer cet article.
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Thierry VIGNERON : Ingénieur de l’École Centrale de Lyon - Directeur de Pyro-Contrôle Chauvin Arnoux
INTRODUCTION
Une canne pyrométrique est constituée d’un capteur monté dans une gaine de forme cylindrique et est destinée à la mesure de la température. Elle fournit un signal (résistance ou tension) dépendant de la température.
Sa fonction est d’assurer la protection mécanique et chimique de l’organe sensible (thermomètre à résistance ou couple thermoélectrique). Elle introduit des problèmes de discrétion, de résistance thermique et de temps de réponse qui doivent être maîtrisés par le choix judicieux des matériaux et de leurs dimensions.
Nous commençons cet article par les paramètres à considérer dans l’expression du besoin des utilisateurs. Ensuite, nous détaillons les solutions concrètes apportées actuellement, dans l’état de l’art de cette technologie.
Certains paragraphes ont été repris de l’ancienne édition du présent article, rédigée par Herbert VANVOR, dans la mesure où aucune évolution technologique, ou nouvelle norme parue, n’ont imposé de remettre à jour les informations correspondantes.
Cette révision précise les transpositions des Directives européennes applicables (ATEX, DESP et CEM) dans le cas des cannes pyrométriques, ainsi que la notion de classe de sûreté et met en cohérence le présent texte avec l’article « Éléments sensibles à résistance métallique et thermomètres étalons » .
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1986 par Herbert VANVOR
- Version archivée 2 de sept. 2002 par Thierry VIGNERON
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1. Fonctions remplies
Le capteur de température est au cœur de la mesure. Nombreux sont les procédés industriels faisant appel à la température : chauffage, cuisson, traitement thermique, fusion... Les procédés mis en œuvre pour la contrôler et la réguler forment un ensemble complet, la chaîne de mesure thermique.
Le capteur de température constitue l’élément sensible de la chaîne de mesure. Soumis à des contraintes sévères et répétées, il doit être parfaitement adapté à l’application en vue de remplir les fonctions attendues.
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Définition du besoin
Cela passe, bien évidemment, par la connaissance de la plage de température que doit couvrir le capteur, de la température de consigne du procédé, ainsi que des conditions de la mesure, à savoir : nature du milieu à mesurer, température initiale, contraintes physiques et mécaniques.
Mais trois paramètres au moins nécessitent une réflexion particulière.
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Exactitude du capteur : si la consigne de chauffe peut être affinée de 1 ˚C, cela correspond à combien de kilowattheures économisés en fin d’année et à quel allongement de durée de vie de l’équipement ? Par ailleurs, quelle sera l’augmentation du taux de qualité ?
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Robustesse : quelle économie en temps d’intervention et quelle augmentation du taux d’utilisation de l’équipement correspondent à un doublement de la longévité du capteur ?
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Temps de réponse : en choisissant un capteur à moindre temps de réponse, quel bénéfice peut-on retirer quant à la régulation et la finesse de réglage ? À l’inverse, un temps de réponse trop court peut être gênant !
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Nature de la mesure
S’agit-il d’une mesure de surface, en immersion ou sans contact ?
Nous traitons ici des mesures par immersion. Le capteur de température est immergé dans un milieu gazeux, liquide ou solide et y subit les agressions les plus diverses. De ce fait, l’élément sensible doit être protégé par un doigt de gant, un puits thermométrique ou un simple protecteur.
À l’extrémité « froide » de la canne...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VIGNERON (T.) - Éléments sensibles à résistance métallique et thermomètres étalons. - Mesures et Contrôle, 2007.
-
(2) - BONNIER (G.), RONSIN (H.) - Thermistances CTN et autres thermomètres à semi-conducteurs. - [R 2 580], 1991.
-
(3) - BONNIER (G.), DEVIN (É.) - Couples thermoélectriques. - , 1997.
-
(4) - VIGNERON (T.) - Cannes pyrométriques. - [R 2 710], 2002.
NORMES
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(additif 2004) Règles générales. - NF EN 50014 - 03.1999
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Immersion dans l’huile « o » - NF EN 50015 - 03.1999
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Surpression interne « p » - NF EN 50016 - 06.2004
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Remplissage pulvérulent « q ». - NF EN 50017 - 03.1999
-
Enveloppe antidéflagrante « D ». - NF EN 50018 - 05.2004
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Sécurité augmentée " e ". - NF EN 50019 - 01.1996
-
Sécurité intrinsèque " i ". - NF EN 50020 - 04.2004
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Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie. - NF X 07-001 - 12.1994
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