Le thermocouple est un capteur de température très répandu dans l’industrie, fort de sa polyvalence, de son temps de réponse court et de son coût avantageux. Les fabricants recommandent de réaliser des tests tout au long de la vie du capteur, afin de s’assurer de son bon calibrage. Cette opération implique une bonne compréhension des mécanismes du thermocouple. Comment fonctionne un thermocouple ? Quand faut-il tester un thermocouple et de quelle manière ? Nous répondons à vos interrogations dans ce guide détaillé.
Le fonctionnement du thermocouple
Qu’est-ce que l’effet Seebeck ?
L'effet thermoélectrique Seebeck est l’apparition d’un léger courant électrique. Cela se produit en cas de variation de température au sein d’un circuit ouvert formé de deux métaux de différente nature reliés en un point. Ce phénomène magnétique, découvert par le physicien allemand Thomas Johann Seebeck en 1821, est à la source de plusieurs applications. L’effet Seebeck a entraîné la création d’outils de mesure de température, mais aussi, de manière plus marginale, de générateurs d’électricité par effet thermoélectrique.
Quel est la constitution d'un thermocouple ?
Le thermocouple est un type de capteur qui contient de deux fils d’alliages métalliques conducteurs. Il comporte deux types de soudures. La soudure chaude, ou point chaud, relie les deux fils entre eux à une extrémité. C’est ce point en contact avec le milieu dont on mesure la température. Le second type de soudure, le point froid, est celui qui relie chaque fil à l’appareil de mesure. Pour des raisons pratiques, il est possible de placer des câbles de raccordement afin de créer une extension entre ces jonctions et l’afficheur via un élément appelé connecteur.
Comment fonctionne un capteur thermocouple ?
Lorsque le point chaud est exposé à une température différente du point froid, une tension électrique se crée dans le thermocouple. Cette force électro-motrice (fem) exprimée en ohms est fonction de la température. La conversion entre la fem et la température se fait grâce à des tables de conversion aussi présentées sous formes de courbes de thermocouple en fonction du type. C’est la nature des métaux ou alliages de métaux utilisés pour la fabrication qui définit le type de thermocouple, en tenant compte de leur conductivité propre. Ces tables utilisent le principe que le point froid est à 0°C. Lorsqu’il est à température ambiante, il faut effectuer un calcul différentiel pour calculer la réelle tension à convertir.
Où utilise-t-on les thermocouples ?
La sonde à thermocouple est un instrument de mesure de température. Elle est très utile pour des applications scientifiques comme industrielles. Les entreprises de ces domaines ont aussi recours à des sondes à capteur à résistance et au thermomètre infrarouge selon leurs besoins. Le point fort du thermocouple est son faible coût pour les modèles les plus communs. Ce type de sonde permet d’effectuer des mesures allant de très basses à de très hautes températures. Comme elle fonctionne via une différence de potentiel, il est possible de mesurer la température de manière automatique. Il est alors possible de programmer une mesure de la température à intervalles réguliers sans intervention humaine grâce à un enregistreur.
Ce qu’il faut savoir pour tester un thermocouple
Qu’est-ce qu’un test de thermocouple ?
Tester un capteur de température à thermocouple est la première étape de l’étalonnage de la sonde de mesure. Ce type de test consiste à vérifier la corrélation entre le courant électrique relevé par l’appareil de mesure à une température donnée et la correspondance théorique apparaissant dans la table de conversion des thermocouples.
Les procédures de test et d’étalonnage des thermocouples font l’objet de recommandations émises par l’ASTM (American Society for Testing and Materials), organisme reconnu mondialement. En suivant leurs conseils, il ne suffit pas de mesurer une seule unité de température lors du test. Il faut réitérer l’opération à différentes températures. En effet, chaque type de thermocouple est prévu pour mesurer la température sur une plage de températures spécifiques.
À quel moment tester un thermocouple ?
Comme nous venons de le voir, le test du thermocouple accompagne l’étalonnage. Ce dernier se fait dans plusieurs cas :
- Après sa fabrication et avant sa mise en vente.
- En cas de doute sur l’exactitude des mesures.
- Lors du changement d’affectation de la sonde de température.
- Régulièrement, tout au long de la vie de la sonde, à une fréquence dépendant de l’usure provoquée par l’environnement auquel elle est exposée.
Une fois le test réalisé sur différents points au sein de la plage de mesure du thermocouple, les résultats peuvent mettre en évidence une différence de température par rapport aux tables de conversion. Il convient alors d’ajouter un coefficient correctif lors du calcul de conversion tension/température.
Quelles sont les techniques pour tester un thermocouple ?
Pour tester un thermocouple, on utilise deux méthodes principales, le test par comparaison et le test en points fixes. La première consiste à comparer la température indiquée par le capteur thermocouple à celle obtenue par un autre capteur de température placé dans le même environnement qui sert de contrôleur. Il est alors recommandé d’utiliser un autre type de capteur plus précis. Le milieu où se trouve ces capteurs doit avoir une température stable et homogène.
Lors du test en points fixes, la soudure chaude du capteur thermocouple est exposé à une température connue sûre et précise. En suivant l’Échelle Internationale de Température de 1990, le principe généralement utilisé est le point triple de l’eau. Il s’agit d’une température de 0,01°C. À laquelle l’eau se trouve à part égale dans ses trois états : liquide, gazeuse et solide.
Chez Thermometre.fr, la qualité de nos produits et services est l’une de nos priorités. Durant le processus de commande, après avoir déterminé vos besoins et créé des prototypes. Nous veillons à vous fournir des préséries qui permettent de tester les capteurs sur vos équipements. Nous bénéficions des certifications qualité ISO 9001 depuis 2013 et ISO 14001 depuis 2023.
Aller plus loin sur les thermocouples :
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- Quels sont les différents types de thermocouples
- Étalonnage d'un thermocouple
- Comment mesure-t-on la température par thermocouple ?
- Temps de réponse des thermocouples par type
- Les courbes des thermocouples par type
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