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Thermocouples

Généralités

Les thermocouples trouvent une large application comme capteurs actifs dans la technique de mesure et de régulation grâce à leurs petites formes. Mesurant la température sur une vaste plage de température allant de -200 °C à +1700 °C (jusqu'à 2300 °C le cas échéant), ils sont volontiers utilisés dans la construction d'installations, de machines et d'appareils mais également pour la détermination de la température des sels et des métaux fondus. Ils présentent une alternative économique aux appareils de mesure de rayonnement pour de nombreuses applications à haute température.

Utilisation

Une précision élevée de mesure constante des thermocouples sur une période prolongée suppose que les thermocouples aient été soigneusement choisis pour l'utilisation prévue. La température maximale et le milieu de mesure utilisé sont les deux critères de sélection déterminants pour réussir la mesure.  

Un thermocouple NiCr-Ni (type K) assure par ex. une résistance élevée aux milieux oxydants. Un réchauffement à plus de 850 °C modifie néanmoins les propriétés thermoélectriques et provoque des écarts de mesure à basses températures (<100 °C). 

Le thermocouple Fe-CuNi (type J et L) est soumis à une forte oxydation à partir de +550 °C mais confère une bonne résistance aux milieux réducteurs. La température limite se situe à env. +700 °C. Il en est de même pour les thermocouples Cu-CuNi convenant uniquement pour une plage de températures de +400 °C à +600 °C.

Les thermocouples de platine (type S, R et B) conviennent pour des utilisations à haute température jusqu'à +1700 °C. Tous les thermocouples en platine de rhodium sont sensibles aux gaz renfermant du soufre et du phosphore.

Un problème général des thermocouples non protégés réside dans le fait que des substances étrangères ou des vapeurs de métaux peuvent se diffuser à des températures supérieures à +1000 °C et entraîner une modification des propriétés thermoélectriques des thermocouples.

C'est pourquoi des mesures adéquates doivent être prises en fonction de l'atmosphère, de la plage de température et du thermocouple, par ex. le montage de tubes ou gaines de protection en céramique ou en métal étanches aux gaz.

Principe de fonctionnement

La grandeur de mesure Température est transformée par un thermocouple sans autre source de tension auxiliaire en une tension électrique.

Si l'on relie à un thermocouple deux métaux dont la forme thermique est aussi différente que possible, une tension dépendante de la différence de température des points de raccordement et de la différence des forces thermiques des deux métaux se forme entre les extrémités libres. C’est cette tension qui permet aussi de déterminer la température respective.

Les combinaisons de matériaux fréquemment utilisés et leur comportement de tension à la température sont définis dans les normes DIN 43710 et IEC 584.

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