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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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Cas particuliers de cannes pyrométriquesArticle inclus dans l'offre
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3. Propriétés
On attend d’une canne pyrométrique qu’elle remplisse une fonction de mesure de température dans les conditions requises :
-
de qualité de la mesure : temps de réponse, répétabilité, exactitude ;
-
de bon fonctionnement : robustesse mécanique, résistance chimique ;
-
de constitution compatible avec les risques de l’installation : récipient sous pression, présence d’atmosphère explosible, perturbations électro-magnétiques, classe de sûreté.
3.1 Temps de réponse
-
Définition
Le temps de réponse thermique τ d’un capteur de température est le temps mis par celui-ci pour répondre à une variation instantanée de température (échelon), dans son milieu ambiant, par une variation correspondant à un pourcentage de l’échelon.
En pratique, on connaît le temps de réponse d’un capteur dans un milieu, l’air ou l’eau. On ne peut déterminer son temps de réponse dans son milieu d’utilisation que si l’on connaît les lois de similitude.
Soit θ1 la température ambiante et θ2 la température à l’échelon. L’indication du capteur θ(t) suit ce brusque changement de température avec retard (figure 12).
En la rapportant à la valeur de l’échelon (θ2 − θ1), on obtient la fonction de transfert du capteur de température :
η(t) = (θ(t) − θ1)/(θ2 − θ1)Si le coefficient de transmission thermique interne est grand par rapport aux coefficients de transmission entre objet mesuré et gaine, la fonction de transfert se rapproche d’une fonction exponentielle (cas d’un système de premier ordre) :
η(t) = 1 − exp (− t / τ0,63)avec :
- τ :
- temps au bout duquel l’indication atteint 63,2 %...
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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
-
(additif 2004) Règles générales. - NF EN 50014 - 03.1999
-
Immersion dans l’huile « o » - NF EN 50015 - 03.1999
-
Surpression interne « p » - NF EN 50016 - 06.2004
-
Remplissage pulvérulent « q ». - NF EN 50017 - 03.1999
-
Enveloppe antidéflagrante « D ». - NF EN 50018 - 05.2004
-
Sécurité augmentée " e ". - NF EN 50019 - 01.1996
-
Sécurité intrinsèque " i ". - NF EN 50020 - 04.2004
-
Normes fondamentales. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie. - NF X 07-001 - 12.1994
-
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