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Méthodes de compensation de la jonction de référence (froide)
Sommaire
Les thermocouples mesurent la différence de température entre deux jonctions - la jonction de mesure (chaude) et la jonction de référence (froide) . Pour obtenir une mesure absolue de température précise, la jonction de référence doit être maintenue à une température connue et stable (voir la figure 5.1).
Référence au bain de glace (méthode de laboratoire)
Une méthode traditionnelle mais précise, encore utilisée en laboratoire, consiste à immerger les jonctions de référence dans un bain de glace fondante . En utilisant de la glace pure et de l'eau distillée, la température reste stable à 0 °C ±0,001 °C pendant le changement de phase.
Une configuration de base comprend un vase de Dewar remplie de glace, qui est simple mais précise.
Cependant, cette méthode présente des inconvénients évidents :
- Elle nécessite un entretien fréquent et un réapprovisionnement , ce qui la rend peu pratique pour une utilisation industrielle.
- Si la glace fond et que les jonctions reposent dans l'eau sans toucher la glace, la température peut dériver jusqu'à 4 °C , introduisant des erreurs.
- La glace prélevée directement d'un congélateur peut être plus froide que 0 °C et nécessiter du temps pour se stabiliser.
Figure 5.1 : Flacon Dewar avec jonctions de référence
Alternatives industrielles aux jonctions de référence
Pour surmonter les limites des bains de glace, des méthodes modernes de compensation de la jonction froide sont largement utilisées dans les environnements industriels. Elles garantissent que les thermocouples restent précis sans intervention manuelle.
A. Enceintes à température contrôlée
Ces enceintes maintiennent la jonction de référence à 0 °C en utilisant un refroidissement thermoélectrique (Peltier) . Les jonctions sont insérées dans l'appareil et la température est stabilisée.
- Offre une précision de ±0,1 °C
- Fournit un véritable équivalent du point de glace
- Idéal pour les applications où la précision est cruciale
Figure 5.2 : Enceinte à température contrôlée
B. Compensation électronique de la jonction froide
La plupart des instruments modernes (p. ex. régulateurs de température, enregistreurs de données, thermomètres numériques ) intègrent une compensation intégrée de la jonction froide . Voici comment cela fonctionne :
- Un capteur de température (p. ex. Pt100, thermistance ou transistor) surveille la température du bornier.
- L'instrument génère une correction de tension équivalente à l'écart par rapport à 0 °C.
- Ajoutée électroniquement au signal du thermocouple, ou
- Appliquée numériquement lors du traitement du signal.
Cette correction est soit :
Ces systèmes offrent généralement une précision de l'ordre de quelques °C , ce qui les rend adaptées à la plupart des applications polyvalentes.
Systèmes de compensation montés en rack
Pour les grandes installations impliquant de nombreux thermocouples, les fabricants proposent des systèmes de jonction multivoies montés en rack souvent intégrés à :
- Des chambres de référence à température contrôlée (point de glace ou autre)
- Blocs métalliques d'égalisation, thermiquement stables (maintenus à la température ambiante ou à une température connue)
Chaque canal du système fournit :
- Un environnement thermique constant et stable
- Une température de référence controlée
- Une compensation, analogique ou numérique, pour chaque signal de thermocouple
Ces systèmes garantissent la cohérence et la précision sur l’ensemble des réseaux de thermocouples à forte densité .
Unités de référence à haute température
Dans des environnements où les températures ambiantes sont élevées (p. ex. fours industriels ou compartiments moteur), des enceintes de jonction de référence spéciales peuvent fonctionner à des températures fixes plus élevées. La compensation est toujours appliquée en :
- Surveillance de la température de l’enceinte
- Application d’une correction appropriée pour ramener les mesures à une référence à 0 °C
Tant que la température de référence est connue avec précision , la mesure du thermocouple peut être corrigée à l’aide des tables standard des thermocouples .
Résumé : choisir la bonne méthode de jonction froide
| Méthode | Précision | Idéale pour | Remarques |
|---|---|---|---|
| Bain de glace (flacon Dewar) | ±0,001 °C | Laboratoires | Très grande précision, mais impraticable pour l’industrie |
| Enceinte refroidie par effet Peltier | ±0,1 °C | Applications industrielles de précision | Fiable et stable |
| Compensation électronique intégrée | ±1–2 °C | Instruments polyvalents | Largement utilisée, entretien réduit |
| Systèmes multivoies | ± 0,1–2 °C | Systèmes industriels à forte densité | Idéal pour les armoires de commande |
| Unités de référence haute température | Variable | Environnements sévères | Nécessite une compensation à 0 °C |
Remarque : Les informations de ce guide sont fournies à titre informatif et éducatif général uniquement. Bien que nous visons l’exactitude, toutes les données, tous les exemples et toutes les recommandations sont fournis « en l’état », sans aucune garantie d’aucune sorte. Les normes, spécifications et bonnes pratiques peuvent évoluer au fil du temps ; confirmez donc toujours les exigences en vigueur avant toute utilisation.
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