Principes de base de mesure de la température

Le capteur de température adéquat pour chaque application de mesure

Le type de capteur de température dont vous avez besoin dépend de votre application. A la base, vous pouvez choisir entre thermocouples, capteurs à résistance (Pt100 et CTN) et thermomètres à rayonnement (capteurs à infrarouge).

En règle approximative on peut dire que:

  • Les thermocouples sont très rapides et possèdent une grande étendue de mesure.
  • Les capteurs à résistance sont plus lents, mais plus précis.
  • Les capteurs CTN sont rapides, précis, mais ont une étendue de mesure limitée.
  • Les capteurs à infrarouge n‘entrent pas en contact avec l‘objet de mesure, ont de très petites constantes de temps mais sont dépendants de l‘émissivité.
  • Plus l‘étendue de mesure est grand, plus les possibilités d‘utilisation sont universelles.

Critères de sélection:
Choisissez le capteur de température qui convient à votre application selon les critères suivants :

  • Plage de mesure
  • Précision
  • Temps de réponse
  • Résistance à l‘environnement
  • Construction

Thermocouples

Thermocouples

Les thermocouples sont constitués de deux fils soudés en un point, en métaux et alliages différents. Pour mesurer la température, l‘on se sert de l‘effet thermoélectrique à la surface de contact. Il engendre une tension thermique relativement faible, laquelle dépend de la différence de température entre le point de mesure et les bornes de connexion.

Précision, températures d‘emploi :
Les valeurs fondamentales des tensions thermiques et des tolérances admissibles des thermocouples sont définies dans la norme DIN/CEI 584.

Les capteurs à thermocouple sont disponibles selon la norme NF/CEI 584-2 en différentes classes de précision.

Classes de précision des thermocouples de type K ou N (extrait)

ClassePlage de validitéÉcart limite
(la plus grande des deux valeurs s‘applique)
1-40 à 1000°C±1.5 K ou ±0.004 x | t | K
2-40 à 1200°C±2.5 K ou ±0.0075 x | t | K

La classe de précision est indiquée pour chaque capteur à thermocouple. La précision est valable dans la plage de validité indiquée ci-dessus. Pour chaque capteur, selon son modèle, sa plage d‘utilisation est indiquée. Ces valeurs se réfèrent à la pointe du capteur. De plus, il convient de tenir compte des plages d‘utilisation du câble de raccordement et des cosses de soudure froide. Les poignées des capteurs et les câbles résistent généralement jusqu‘à 80 °C. Nous fournissons sur demande des câbles résistants aux hautes températures.

Il existe différents types de thermocouples qui se distinguent par la plage de température, la sensibilité et surtout la compatibilité avec le milieu à mesurer. Le thermocouple le plus diffusé est le NiCr-Ni (type K).

Câble de raccordement avec câble thermocouple (toron)
pas d‘influence de température sur la transition entre l‘élément de mesure et le câble

Pour les câbles de raccordement des capteurs, un nouveau câble thermocouple (toron, câble thermocouple classe 2) est utilisé dès à présent sur de nombreux types de capteurs (à la place du câble de compensation habituel). La jonction de l‘élément de mesure (pointe du capteur) vers le câble de raccordement (sur le manchon de câble ou sur la poignée) se trouve ainsi dans une large plage de température jusqu‘à 200 °C, sans erreur de température ; les erreurs de mesure habituelles (dues à des différences de température sur la jonction) survenant lors de l‘utilisation d‘un câble de compensation (pas de câble thermocouple) seront évitées. Pour quelques rares types de capteurs et pour les prolongateurs, le câble de compensation doit être utilisé comme jusqu‘à présent. Les câbles de compensation répondent généralement à la classe 2 de la norme DIN 43722. Pour le type K, la plage de température d‘utilisation du câble de compensation va de 0 à 150°C.

Sondes à résistance (capteurs Pt100)

Capteurs Pt100

Pour la mesure de température par capteurs Pt100, on utilise l‘augmentation de leur résistance avec celle de la température. La résistance de mesure est alimentée par un courant constant et l‘on mesure la chute de tension aux bornes de la résistance en fonction de la température. En raison de la faible variation de résistance (0.3 à 0.4 Ω/°C), on devrait toujours utiliser un montage 4 fils afin d‘éviter l‘incidence des conducteurs d‘alimentation.

Précision, températures d‘emploi:
Les capteurs à Pt100 emploient des résistances de mesure selon NF/CEI 751. Pour le capteur Pt100, différentes classes de précision sont déterminées.

Classes de précision des capteurs Pt100 (extrait)

ClassePlage de validitéÉcart limite
Résistances enrouléesRésistances à couches
B-196 à +600 °C
-50 à +500 °C±(0,3 + 0,005 | t |) K
A-100 à +450 °C-30 à +300 °C±(0,15 + 0,002 | t |) K

La classe de précision est indiquée pour chaque capteur Pt100. Selon la forme du modèle de capteur, sur demande il existe également les plus hautes précisions classe A et 1/5 DIN classe B. La précision est valable dans la plage de validité indiquée ci-dessus. Pour la précision 1/5 DIN classe B, la plage de validité est spécifique au capteur.

Exemples d‘écarts limites Pt100

TempératureÉcarts limites

DIN classe B
DIN classe A
1/5 DIN classe B*
0°C±0.3 K
±0.15 K±0.06 K
100°C±0.8 K
±0.35 K
200°C±1.3 K
±0.55 K
300°C±1.8 K
±0.75 K

Précision supérieure contre plus-value
Référence OPG2**Référence OPG5**

* plage de validité spécifique capteur
** sur demande, en fonction du modèle de capteur

Pour chaque capteur, selon son modèle, sa plage d‘utilisation est indiquée. Ces valeurs se réfèrent à la pointe du capteur. De plus, il convient de tenir compte des plages d‘utilisation du câble de raccordement et des cosses de soudure froide. Les poignées des capteurs et les câbles résistent à 80 °C. Nous fournissons sur demande des câbles résistants aux hautes températures.

Plages de mesure, Résolution
Les capteurs Pt 100 FP Axxx ont par défaut la plage de mesure Pt100-1 (résolution 0.1 K). La plage Pt100-2 (résolution 0.01 K) peut en alternative être programmée sur le 1er ou en plus sur le 2ème canal.

Thermistances (capteurs CTN)

Capteurs CTN

Les capteurs CTN (thermistances) ont une résistance bien plus élevée que les capteurs Pt100. Pour mesurer la température, on utilise leur coefficient de température négatif, c.-à-d. que la résistance diminue lorsque la température augmente.

Précision, températures d‘emploi:
La précision de l‘élément de capteur est spécifiée par le fabricant. L‘élément de capteur est monté dans un capteur puis équipé d‘un câble de raccordement et d‘un connecteur ALMEMO®. La confection, les soudures froides, les bornes et le câble de raccordement ont une influence sur la précision du capteur de température.

Pour le capteur de température CTN avec câble jusqu‘à 2 m de long, la précision spécifiée est la suivante:

Précision des capteurs CTN

Plage de validitéÉcart limite
-20 à < 0 °C±0.4 K
0 à 70 °C±0.2 K
>70 à 100 °C±0.6 K

La précision est valable dans la plage de validité indiquée ci-dessus.

Pour chaque capteur, selon son modèle, sa plage d‘utilisation est indiquée. Ces valeurs se réfèrent à la pointe du capteur. De plus, il convient de tenir compte des plages d‘utilisation du câble de raccordement et des cosses de soudure froide.
Les poignées des capteurs et les câbles résistent à 80 °C.

Constructions et domaines d‘utilisation

Les formes de construction des capteurs de température sont aussi nombreuses que les applications de mesure.
Tmax est la température maximale d‘emploi de la pointe du capteur.

T90 est la durée nécessitée par le capteur après un saut de température, pour atteindre 90% de la réponse indicielle. Les capteurs de température présentés peuvent être livrés sur demande dans d‘autres longueurs et diamètres

Capteur de surface à extrémité plate -. pour les mesures sur les bons conducteurs thermiques, sur surfaces planes et lisses
Plongeur - pour les mesures dans les liquides et pulvérulents, l‘air et les gaz
Capteur à aiguille - pour les mesures dans les milieux plastiques et pâteux
Capteur à sonde libre - pour les mesures dans l‘air et les gaz
Capteur de surface à bande thermocouple à ressort - pour des mesures rapides même sur des surfaces non planes
Capteur à pointe réfractaire - pour les mesures à très hautes températures
Capteur épée - pour mesurer les piles de papier, carton, tabac et textile

Nous fabriquons également selon vos indications (dessin technique ou spécification précise) et vous fournissons un capteur sur mesure!

Mesure de température ALMEMO®

Mesure de température ALMEMO®

Tous les capteurs ALMEMO® sont ajustables, à savoir que les valeurs de correction du capteur peuvent être intégrées dans le connecteur de raccordement. La précision de la mesure en est de ce fait largement accrue.
Sur les étalonnages d‘usine et DAkkS (raccordé Cofrac) effectués par Ahlborn, au besoin les valeurs de correction sont acquises, placées dans le connecteur et verrouillées. L‘ajustage peut être effectué sur 2 point (zéro, pente) ou sur plus de 30 points comme ajustage multipoint. Sur les points de température étalonnés, cela permet d‘obtenir les écarts plus faibles.
L‘ajustage multipoint est décrit en détail dans le chapitre Connecteurs d‘entrée ainsi qu‘au chapitre Certificats d‘étalonnage.

Mesure précise de température par capteurs numériques ALMEMO®
Avec les capteurs numériques ALMEMO®, les températures sont mesurées avec une grande précision.
Tout capteur quelconque Pt100 ou CTN devient un capteur numérique lorsqu‘il est équipé du connecteur de mesure ALMEMO® adapté.
Les capteurs Pt100 s‘utilisent avec le connecteur numérique de mesure ALMEMO® D7 sur un appareil de mesure ALMEMO® V7, les capteurs CTN s‘utilisent avec le connecteur numérique de mesure ALMEMO® D6 sur un appareil de mesure actuel quelconque ALMEMO®.
La précision globale de la mesure est déterminée uniquement par le capteur de température avec le connecteur de mesure ALMEMO® raccordé, indépendamment de l‘afficheur/de la centrale d‘acquisition ALMEMO®. Possibilité d‘étalonner la chaîne de mesure complète, constituée du capteur de température et du connecteur de mesure ALMEMO® branché. Une précision supérieure s‘obtient par étalonnage par ajustage multipoint du capteur.

Capteur de température Pt100 avec connecteur numérique de mesure ALMEMO® D7
Haute résolution 0,01 K sur toute la plage de mesure jusqu‘à 850 °C.
Linéarisation de la caractéristique Pt100 avec mode de calcul sans erreur.
Sur les capteurs étalonnés, précision accrue par ajustage multipoint du capteur Pt100.

Le connecteur de mesure ALMEMO® D7 fonctionne avec son propre convertisseur AN intégré. Il permet d‘atteindre la haute résolution de 0,01 K sur toute la plage de mesure jusqu‘à 850 °C. La linéarisation de la caractéristique Pt100 est calculée sans erreur, selon la norme NF CEI 751 (pas de méthode par approximation).
Pour le libellé du capteur, possibilité de programmer un commentaire jusqu‘à
20 caractères dans le connecteur ALMEMO® D7.
Caractéristiques techniques du connecteur de mesure ALMEMO® D7 Pt100 ZPD700FS voir chapitre Connecteur d‘entrée.

Capteur de température CTN avec connecteur numérique de mesure ALMEMO® D6
Haute précision. Haute résolution 0,001 K sur la plage de mesure -20 à +65 °C.
Linéarisation de la caractéristique CTN selon Galway Steinhart par mode de calcul sans erreur.
Précision accrue par ajustement multipoint du capteur CTN lors de l‘étalonnage.

Le connecteur numérique de mesure ALMEMO® D6 fonctionne avec son propre convertisseur AN intégré. La linéarisation de la caractéristique CTN est calculée sans erreur à l‘aide des coefficients Galway Steinhart (pas de méthode par approximation). Sur la plage de mesure de -20 à +65 °C, la haute résolution obtenue est de 0,001 K.
La haute précision du capteur de température numérique est indépendant des prolongateurs qui suivent.
Caractéristiques techniques du connecteur de mesure ALMEMO® D6 CTN ZAD040FS voir chapitre Connecteur d‘entrée.