Avantages et inconvénients des différents capteurs de température

Dans de nombreux processus technologiques, l'une des grandeurs physiques les plus importantes est la température. Dans l'industrie, les capteurs de température sont utilisés pour la mesure. Ces capteurs convertissent les informations de température en un signal électrique, qui est ensuite traité et interprété par l'électronique et l'automatisation. En conséquence, la valeur de température est soit simplement affichée sur l'écran, soit sert de base pour changer automatiquement le mode de fonctionnement de l'un ou l'autre équipement.

D'une manière ou d'une autre, les capteurs de température sont aujourd'hui indispensables, notamment dans l'industrie. Et il est important de choisir le bon capteur pour votre objectif, en comprenant clairement les caractéristiques distinctives des différents types de capteurs de température. Nous en reparlerons plus tard.

Différents capteurs à des fins différentes

Technologiquement, les capteurs de température sont divisés en deux grands groupes : contact et sans contact. Les capteurs sans contact utilisent le principe de mesure dans leur travail paramètres infrarougesprovenant d'une surface éloignée.

Les capteurs de contact, d'autre part, sur le marché plus largement, diffèrent en ce que leur élément capteur dans le processus de mesure de la température est en contact direct avec la surface ou le milieu dont la température doit être mesurée. Ainsi, il sera plus opportun d'examiner en détail les capteurs de contact, de comparer leurs types, leurs caractéristiques, d'évaluer les avantages et les inconvénients des différents types de capteurs de température.

Lors du choix d'un capteur de température, la première chose à faire est de déterminer comment il sera nécessaire de mesurer la température. Le capteur infrarouge pourra mesurer la température à distance de la surface, il est donc d'une importance fondamentale qu'entre le capteur et la surface vers laquelle il sera dirigé, l'atmosphère soit aussi transparente et propre que possible, sinon la température les données seront déformées (regardez - Mesure de température sans contact pendant le fonctionnement de l'équipement).

Le capteur de contact vous permettra de mesurer la température de la surface directement ou de l'environnement avec lequel il est en contact, la propreté de l'atmosphère environnante n'est donc généralement pas importante. Ici, un contact direct et de haute qualité entre le capteur et le matériau de test est crucial.

Une sonde de contact peut être fabriquée à l'aide de plusieurs technologies : thermistance, thermomètre à résistance ou thermocouple. Chaque technologie a ses avantages et ses inconvénients.

La thermistance est très sensible, son prix se situe entre les thermocouples et les thermomètres à résistance, mais elle ne diffère pas en précision et en linéarité.

Le thermocouple est plus cher, il réagit plus rapidement aux changements de température, les mesures seront plus linéaires que la thermistance, mais la précision et la sensibilité ne sont pas élevées.

Le thermomètre à résistance est le plus précis des trois, il est linéaire mais moins sensible, bien qu'il soit moins cher que le thermocouple en prix.

De plus, lors du choix d'un capteur, il faut faire attention à la plage des températures mesurées, pour les thermocouples et les thermomètres à résistance cela dépend du matériau de l'élément sensible utilisé. Il faut donc trouver un compromis.

Thermocouple

Capteurs de température thermocouple travailler grâce à Effet Seebekov… Deux fils de métaux différents sont soudés à une extrémité - c'est ce qu'on appelle la jonction chaude d'un thermocouple, qui est exposée à la température mesurée. Du côté opposé des fils, la température de leurs extrémités ne change pas, un voltmètre sensible est connecté à cet endroit.

La tension mesurée par un voltmètre dépend de la différence de température entre la soudure chaude et les fils connectés au voltmètre. Les thermocouples diffèrent par les métaux qui forment leurs jonctions chaudes, ce qui détermine la plage de températures mesurées pour un capteur de thermocouple particulier.

Vous trouverez ci-dessous un tableau des différents types de capteurs de cette variété. Le type de capteur est choisi en fonction de la plage de température requise et de la nature de l'environnement.

Les capteurs de type E conviennent à une utilisation dans des environnements oxydants ou inertes. Type J — pour un fonctionnement dans des environnements sous vide, inertes ou réducteurs. Type K — adapté aux environnements oxydants ou neutres. Type N — a une durée de vie plus longue que le type K.

Les capteurs de type T sont résistants à la corrosion, ils peuvent donc être utilisés dans des environnements humides oxydants, réducteurs, inertes, ainsi que dans le vide. Les types R (industriel) et S (laboratoire) sont des capteurs haute température qui doivent être protégés par des isolateurs spéciaux en céramique ou des tubes non métalliques. Le type B a une température encore plus élevée que les types R et S.

Les avantages des capteurs à thermocouple sont la stabilité de leurs paramètres de fonctionnement à des températures élevées et la vitesse relative de réponse aux changements de température de jonction chaude. Les capteurs de ce type sont présentés dans une large gamme de diamètres disponibles. Ils ont un petit prix.

En ce qui concerne les inconvénients, les thermocouples se caractérisent par une faible précision, ont une tension mesurée extrêmement faible et, de plus, ces capteurs nécessitent toujours des circuits de compensation.

Thermomètres à résistance

Thermomètre à résistance ou le capteur de température du rhéostat est abrégé en RTD. Il fonctionne sur le principe de changer la résistance du métal en fonction du changement de sa température. Métaux utilisés : platine (de -200°C à +600°C), nickel (de -60°C à +180°C), cuivre (de -190°C à +150°C), tungstène (de -100°C ° C à +1400 ° C) — en fonction de la plage de température mesurée requise.

Plus souvent que les autres métaux, le platine est utilisé dans les thermomètres à résistance, ce qui donne une plage de température assez large et permet de choisir des capteurs de sensibilités différentes. Ainsi, le capteur Pt100 a une résistance de 100 Ohm à 0 °C, et le capteur Pt1000 a 1kOhm à la même température, c'est-à-dire qu'il est plus sensible et permet de mesurer la température avec plus de précision.

Comparé au thermocouple, le thermomètre à résistance a une plus grande précision, ses paramètres sont plus stables et la plage de températures mesurées est plus large. Cependant, la sensibilité est plus faible et le temps de réponse est plus long que celui des thermocouples.

Thermistances

Un autre type de capteurs de température de contact — thermistances… Ils utilisent des oxydes métalliques qui peuvent modifier considérablement leur résistance en fonction de la température. Les thermistances sont de deux types : PTC — PTC et NTC — NTC.

Dans le premier, la résistance augmente avec l'augmentation de la température dans une certaine plage de fonctionnement, dans le second, avec l'augmentation de la température, la résistance diminue. Les thermistances se caractérisent par une réponse plus rapide aux changements de température et un faible coût, mais elles sont assez fragiles et ont une plage de température de fonctionnement étroite que les mêmes thermomètres à résistance et thermocouples.

Capteurs infrarouges

Comme mentionné au début de l'article, les capteurs infrarouges interprètent le rayonnement infrarouge émis par une surface éloignée - une cible. Leur avantage est que la mesure de la température est effectuée sans contact, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire d'appuyer fermement le capteur contre l'objet ou de l'immerger dans l'environnement.

Ils réagissent très rapidement aux changements de température, c'est pourquoi ils sont applicables pour examiner les surfaces d'objets même en mouvement, par exemple sur un convoyeur.Ce n'est qu'à l'aide de capteurs infrarouges qu'il est possible de mesurer la température d'échantillons situés, par exemple, directement dans un four ou dans toute zone agressive.

Les inconvénients des capteurs infrarouges incluent leur sensibilité à l'état de la surface émettant de la chaleur, ainsi qu'à la propreté de leur propre optique et de l'atmosphère sur le trajet entre le capteur et la cible. La poussière et la fumée interfèrent grandement avec des mesures précises.