Qu'est-ce qu'un thermocouple ?

Les thermocouples sont constitués de deux fils métalliques de matériaux différents, reliés à une extrémité. Cette jonction constitue le point de mesure (jonction chaude). L'autre extrémité est appelée jonction froide.

L'échauffement de la jonction de mesure provoque une tension électrique, approximativement proportionnelle à la température. (Effet thermoélectrique, effet Seebeck). Cette tension (force électromotrice EMF) est due à deux facteurs : la densité d'électrode différente des deux matériaux et la différence de température entre le point chaud et le point froid.

Cela signifie qu'un thermocouple ne mesure pas la température absolue mais la température différentielle entre :

Jonction chaude T1
Jonction froide T2

 

Étant donné que la mesure de la tension électrique est généralement effectuée à température ambiante, la valeur de tension indiquerait une valeur de température trop basse puisque la température ambiante est soustraite. Pour maintenir la valeur de la température absolue, une "compensation de soudure froide" est appliquée.

Autrefois (dans certains laboratoires d'étalonnage encore aujourd'hui), cette compensation se faisait en plongeant la pointe froide dans un bain de glace.

Dans les instruments modernes avec entrée thermocouple (par ex. transmetteurs, compteurs portables ou instruments montés sur panneau, etc.), une compensation électronique de soudure froide est incorporée.

Chaque métal a une électronégativité spécifique. (Electronégativité = tendance des atomes à attirer ou émettre des électrons)

Pour obtenir une contrainte thermique maximale, des combinaisons spécifiques de matériaux sont appliquées pour créer des thermocouples avec des électronégativités très différentes. Ces combinaisons de matériaux présentent certaines limites, dues par exemple à la température d'application maximale.

Les normes suivantes définissent les thermocouples :

CEI 60584-1 : Thermocouples - Valeurs de base des tensions thermiques
CEI 60584-2 : Thermocouples - Écarts limites des contraintes thermiques
CEI 60584-3 : Thermocouples : Câbles thermocouples et câbles de compensation

ASTM E230 :

Tableaux avec spécification standard et force électromotrice (EMF) pour thermocouples standardisés.

Quels types de thermocouples existe-t-il ?

Les thermocouples sont disponibles dans différentes combinaisons de métaux ou étalonnages pour s'adapter à différentes applications. Les trois plus courants sont les étalonnages de type J, K et T, dont le thermocouple de type K est le plus populaire en raison de sa large plage de températures et de son faible coût. Le thermocouple de type K a un fil positif en nickel-chrome et un fil négatif en nickel-aluminium.

Il existe des étalonnages de type R, S, B, G, C et D pour haute température qui offrent des performances jusqu'à 2320° C. Ceux-ci sont en métaux précieux (platine/rhodium et tungstène/rhénium) et sont donc relativement coûteux.

Chaque étalonnage a une plage de température et un environnement de travail différents. Bien que l'étalonnage du thermocouple dicte la plage de température, la plage maximale est également limitée par le diamètre du fil du thermocouple. C'est-à-dire qu'un thermocouple très fin peut ne pas être en mesure d'atteindre la plage de température souhaitée.

Notre Guide de température maximale pour les thermocouples indique les températures maximales pour chaque type de thermocouple et diamètre de fil. Ce guide fournit également des limites de température supérieures pour les sondes à thermocouple à isolation minérale dans des diamètres de gaine courants.

Comment choisir un type de thermocouple ?

Parce que les thermocouples mesurent sur de très larges plages de température et sont relativement robustes, les thermocouples sont largement utilisés dans l'industrie. Les critères suivants sont utilisés dans la sélection d'un thermocouple :

• Écart de température
• La résistance chimique du thermocouple ou du matériau de la gaine
• Résistance à l'abrasion et aux vibrations
• Exigences d'installation (peut devoir être compatible avec l'équipement existant ; les trous existants peuvent déterminer le diamètre de la sonde)

cartes de référence

Le thermocouple produit une sortie de tension qui peut être corrélée à la température que le thermocouple mesure. Documents dans la case ci-dessous fournir les tolérances et la température pour un type de thermocouple donné. La plupart des documents fournissent également la plage de température du thermocouple, les limites d'erreur et les conditions environnementales.