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Introduction aux thermocouples
Qu’est-ce qu’un capteur thermocouple?
Un capteur thermocouple est un capteur qui mesure la température. Il se compose de deux métaux de nature différente reliés à une extrémité. Quand la jonction des deux métaux est chauffée ou refroidie, une tension se produit qui peut être transcrite en température. Les alliages de thermocouple sont généralement disponibles sous forme de fil.

Quels sont les différents types de thermocouple?
Les thermocouples sont disponibles dans différentes combinaisons de métaux ou d’étalonnages. Les quatre étalonnages les plus courants sont J, K, T et E. Il existe des étalonnages hautes températures R, S, C, G et B. Chaque étalonnage possède une plage de températures différente et un environnement d’application propre bien que la température maximale varie selon le diamètre du fil utilisé dans le thermocouple. Bien que l’étalonnage du thermocouple détermine la plage de températures, la plage maximale est également limitée par le diamètre du fil à thermocouple. Autrement dit, un thermocouple très mince ne peut pas couvrir la plage de températures complète.
Afficher un tableau complet de référence pour chaque type de thermocouple. Le tableau contient les codes de couleurs internationaux des alliages de thermocouple, la plage de températures et les erreurs maximales tolérées de presque tous les types de thermocouple.

Comment choisir un type de thermocouple?
Comme les thermocouples effectuent des mesures dans de vastes plages de températures et peuvent être relativement robustes, ils sont très souvent utilisés dans l’industrie. Le choix d’un thermocouple repose sur les critères suivants :
  • Plage de températures
  • Résistance chimique du matériau de la gaine ou du thermocouple
  • Résistance à l’abrasion et aux vibrations
  • Exigences d’installation (compatibilité requise avec les équipements existants; les trous existants peuvent déterminer le diamètre des sondes)

Comment déterminer le type de jonction à sélectionner?
Les sondes thermocouples gainées sont disponibles avec l’un des trois types de jonction ci-après : mise à la terre, isolée ou exposée (voir l’illustration ci-dessous : « Type d’extrémité de thermocouple »). À l’extrémité d’une sonde de jonction mise à la terre, les fils à thermocouple sont physiquement fixés à l’intérieur de la paroi de la sonde. Cela se traduit par un excellent transfert de chaleur de l’extérieur de la paroi de la sonde vers la jonction du thermocouple. Dans une sonde isolée, la jonction du thermocouple n’est pas fixée à la paroi de la sonde. Le temps de réponse est plus lent qu’avec une sonde mise à la terre, mais une sonde isolée offre une isolation électrique (voir le tableau ci-dessous).

Résistance d’isolation à température ambiante
Thermocouple isolé
Diamètre nominal de la gaine Tension CC min. appliquée Résistance d’isolation min.
Inférieur à 0,90 mm (0,03 po) 50 V 100M Ohms
0,80 à 1,5 mm (0,030 à 0,059 po) 50 V 500M Ohms
Supérieur à 1,5 mm (0,059 po) 500 V 1 000M Ohms

Le thermocouple à jonction exposée sort de la gaine et est exposé à l’air libre. Ce modèle offre le meilleur temps de réponse, mais son utilisation est limitée aux applications sèches, non corrosives et non pressurisées.

Qu’est-ce que le temps de réponse?
Une constante de temps a été définie comme le temps requis par un capteur pour atteindre 63,2 % du changement progressif de température conformément à un ensemble de conditions spécifiées. Cinq constantes de temps sont nécessaires pour que le capteur approche 100 % de la valeur du changement progressif. Un thermocouple à jonction exposée offre le temps de réponse le plus rapide. En outre, plus le diamètre de la gaine de la sonde est petit, plus la réponse est rapide, mais la température maximale peut être réduite. Soyez conscient, toutefois, que parfois la gaine de la sonde ne peut pas résister à la plage de températures complète du type de thermocouple.

Matériau Température maximale Atmosphère d’application
Réduction par l’oxyde Hydrogène Vide Inerte
Acier inoxydable 304 900 °C (1650 °F) Très bon Bon Très bon Très bon
Inconel 600 1148 °C (2100 °F) Très bon Bon Très bon Très bon


Modèles de thermocouple et erreurs maximales tolérées
Le tableau ci-dessous indique les plages de températures et la précision des thermocouples J, K, E et T. Types de thermocouples supplémentaires.

Tableau des plages de températures communes de thermocouple




Tableaux de référence des thermocouples
Les thermocouples produisent une tension de sortie qui peut être corrélée à la température que le thermocouple mesure. Les documents cités dans le tableau ci-dessous fournissent la tension thermoélectrique et la température correspondante pour chaque type de thermocouple. La plupart des documents fournissent également la plage de températures du thermocouple, les erreurs maximales tolérées et les considérations environnementales.

Cliquez sur un lien ci-dessous pour voir le document connexe
Thermocouple de type B (°C)  Thermocouple de type B (°F)
Thermocouple de type C (°C) Thermocouple de type C (°F)
Thermocouple de type E (°C) Thermocouple de type E (°F)
Thermocouple de type J (°C) Thermocouple de type J (°F)
Thermocouple de type K (°C) Thermocouple de type K (°F)
Thermocouple de type N (°C) Thermocouple de type N (°F)
Thermocouple de type R (°C) Thermocouple de type R (°F)
Thermocouple de type S (°C) Thermocouple de type S (°F)
Thermocouple de type T (°C) Thermocouple de type T (°F)
Tungstène et tungstène/
rhénium
CHROMEGAMD vs Or-0,07
% atomique de fer


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 Types de thermocouples
Thermocouple à fil perlé Thermocouple à fil perlé
Un thermocouple à fil perlé est la forme la plus simple du thermocouple. Il se compose de deux morceaux de fil à thermocouple joint par une perle soudée. La perle étant exposée, de nombreuses conditions d’utilisation doivent être respectées. Le thermocouple à fil perlé ne doit pas être utilisé avec les liquides qui pourraient corroder ou oxyder son alliage. Les revêtements métalliques peuvent également poser problème. Des revêtements métalliques sont souvent utilisés, particulièrement pour les conduits destinés à enterrer les systèmes électriques. Le raccordement indirect à un système électrique peut modifier la mesure des thermocouples. En règle générale, les thermocouples à fil perlé sont un bon choix pour mesurer la température des gaz. Comme ils peuvent être très petits, ils assurent également un temps de réponse très rapide.

Sonde thermocouple

Sonde thermocouple
Une sonde thermocouple consiste en un fil à thermocouple logé à l’intérieur d’un tube métallique. La paroi du tube est appelée gaine de la sonde. Les matériaux de gaine usuels sont l’acier inoxydable et l’Inconel. L’Inconel tolère des températures plus élevées que l’acier inoxydable, mais ce dernier est plus souvent utilisé en raison de sa compatibilité chimique plus importante. Pour les températures très élevées, d’autres matériaux exotiques de gaine sont également disponibles. Consultez notre gamme de sondes thermocouples exotiques hautes températures.
Trois modèles différents d’extrémité de sondes thermocouples sont disponibles : mise à la terre, isolée et exposée. Avec une extrémité mise à la terre, le thermocouple est en contact avec la paroi de la gaine. Cette jonction offre un temps de réponse rapide, mais elle est la plus sensible aux boucles de masse électriques. Avec les jonctions isolées, le thermocouple est séparé de la paroi de la gaine par une couche isolante. Avec une jonction exposée, l’extrémité du thermocouple dépasse hors de la paroi de la gaine. Les thermocouples à jonction exposée sont les plus adaptés à la mesure de l’air.

Modèles d’extrémités de thermocouple
Thermocouple mis à la terre Thermocouple isolé Thermocouple exposé
Thermocouple mis à la terre Thermocouple isolé Thermocouple exposé
Sonde de surface de thermocouple Sonde de surface
Mesurer la température d’une surface solide est difficile pour la plupart des capteurs de température. Afin d’assurer une mesure précise, la partie entière de mesure du capteur doit être en contact avec la surface. Ceci est difficile à mettre en œuvre avec un capteur et une surface rigides. Comme les thermocouples sont fabriqués à partir de métaux malléables, la jonction peut être aplatie et amincie pour fournir un contact maximal avec une surface solide et rigide. Ces thermocouples sont un excellent choix pour les mesures de surface. Ils peuvent même être fabriqués avec un mécanisme qui tourne afin de pouvoir mesurer la température de surfaces en mouvement. Le modèle K est de type Chromega - Alomega.

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