Glossaire des termes relatifs aux thermocouples et aux RTD

A

• Alpha : Le coefficient de température de la résistance d’un matériau, dérivé de mesures à 0 °C et 100 °C. Indique la variation de résistance par °C.
• Alumel : Marque déposée d’un matériau thermocouple négatif à base de nickel, haute température, utilisé avec le Chromel pour les thermocouples de type K.
• Température ambiante : La température moyenne du milieu environnant en contact avec le capteur ou l’équipement.
• Ampère (Amp) : Unité définissant la quantité d’électricité (courant) circulant dans un circuit ; mesurée en coulombs par seconde.
• Ampèremètre : Instrument qui mesure le courant.
• ANSI : Abréviation de American Society for Testing and Materials.

B

• Bérylline : Oxyde de béryllium – matériau d’isolation minéral pour hautes températures.
• Boucle de compensation : Technique de compensation de résistance pour RTD consistant à faire passer un fil supplémentaire aller et retour jusqu’à la RTD sans y être connecté.
• Bruit : Parasites électriques indésirables sur les fils de signal.

C

• CA (courant alternatif) : Un courant électrique qui inverse périodiquement son sens.
• Câble à isolation minérale gainé : Câble comportant un ou plusieurs conducteurs noyés dans un isolant pulvérulent et entourés d'une gaine métallique, le diamètre final étant obtenu par étirage ou matriçage.
• Câble de compensation : Câble moins coûteux ou moins résistif utilisé pour prolonger les circuits de thermocouple, fabriqué avec des matériaux différents des fils de thermocouple mais qui reproduisent les caractéristiques du thermocouple sur une plage de température limitée.
• Câble d’extension : Câble de connexion pour circuits de thermocouple dont les conducteurs sont de même nature que le thermocouple, permettant le transfert du signal sans erreur.
• Calibrateur de thermocouple : Instrument utilisé pour vérifier l’exactitude des thermocouples en simulant des signaux de température.
• Calorie : Quantité d’énergie thermique nécessaire pour élever de 1 °C la température d’un gramme d’eau à 15 °C (non SI), 1 cal = 4.184 J.
• CC : Courant continu.
• Chaleur spécifique : Rapport entre l'énergie thermique nécessaire pour élever la température d'un corps de 1 °C et celle nécessaire pour élever de 1 °C la température d'une masse égale d'eau.
• Chromel : Marque déposée d’un matériau thermocouple positif à base de nickel, haute température, utilisé dans les thermocouples de type K avec l’Alumel.
• Codes de couleur : Normes IEC d’identification par codes couleur pour les câbles d’extension et de compensation de thermocouples, les connecteurs, etc.
• Coefficient de Seebeck : Dérivée première de la f.é.m. thermique par rapport à la température, exprimée en mV/°C.
• Coefficient de température négatif : Diminution de la résistance lorsque la température augmente.
• Coefficient de température positif : Augmentation de la résistance lorsque la température augmente.
• Compensateur : Circuit électronique alimenté extérieurement comprenant un élément sensible à la température connecté à un thermocouple pour simuler une tension de référence de 0 °C.
• Compensateur de température : Dispositif alimenté extérieurement, doté d'un système électronique sensible à la température, pouvant être connecté aux conducteurs d'un thermocouple pour fournir une tension équivalente au point de glace.
• Conductivité thermique : Vitesse à laquelle la chaleur se transmet au travers d'un matériau pour une différence de température donnée, sans gain ni perte de chaleur par le matériau lui-même.
• Constantan : Alliage cuivre-nickel utilisé comme pôle négatif des thermocouples de type J et T, initialement développé pour ses qualités de résistivité.
• Constante de temps : Voir Temps de réponse.
• Corps noir : Corps qui absorbe tout le rayonnement thermique et constitue un radiateur parfait.

D

• DE : Diamètre extérieur.
• Décalage du zéro : Modification de l’origine de l’échelle de mesure afin d’augmenter la résolution et la sensibilité dans une plage restreinte d’intérêt.
• Dérive : Déplacement progressif d’un signal ou d’une mesure dans le temps, souvent dû aux variations de température ambiante, à l’hystérèse du capteur ou à d’autres effets physiques, chimiques ou électromagnétiques.
• Dilatation thermique : Augmentation de la taille d’un matériau due à l’élévation de la température, généralement exprimée comme variation de longueur par degré Celsius.
• Doigt de gant : Tube métallique ou céramique fermé à une extrémité, généralement fixé dans les installations, protégeant les capteurs de température contre la corrosion et les dommages mécaniques.
• Duplex : Terme utilisé lorsque deux thermocouples ou deux RTD sont logés dans le même assemblage de sonde.

E

• Échelle Celsius : L’échelle de température la plus couramment utilisée où les degrés Celsius (°C) désignent un point sur l’échelle de température et la grandeur d’un intervalle de température. 0 °C est le point de glace ;
  100 °C est le point d’ébullition de l’eau.
• Échelle Fahrenheit : Échelle de température dans laquelle les degrés Fahrenheit (°F) définissent un point et un intervalle de température spécifiques. L’eau gèle à 32 °F et bout à 212 °F dans des conditions standard.
• Échelle Kelvin : Échelle de température thermodynamique basée sur le zéro absolu, exprimée en kelvins.
• Effet Peltier : Absorption ou dégagement de chaleur à la jonction de deux conducteurs dissemblables lorsqu’un courant électrique circule.
• Effet Seebeck : Phénomène par lequel l'énergie thermique produit une f.é.m., constituant la base de la thermométrie par thermocouple.
• Effet Thomson : Variation du contenu thermique d’un conducteur unique parcouru par un courant et soumis à un gradient de température.
• Élément de température : Partie la plus interne d'une sonde de mesure de température, par exemple un support céramique contenant un fil de platine, une jonction de thermocouple gainée ou une perle de thermistance recouverte de verre.
• Émissivité : Rapport de l’énergie rayonnée par une surface à celle émise par un corps noir parfait à la même température.
• Erreur : Différence entre la valeur réelle et la valeur correcte ou prévue.
• Étalon primaire : Unités de référence et constantes physiques maintenues par les organismes nationaux de métrologie, auxquelles toutes les unités de mesure sont rattachées.
• Étalon secondaire : Étalon de mesure dérivé d'un étalon national primaire et traçable à celui-ci.
• Étalonnage : Processus consistant à déterminer ou à ajuster les valeurs d’un instrument par des mesures indépendantes du phénomène pertinent.
• Étendue : Différence entre les limites supérieure et inférieure d'une plage.
• Exactitude : Proximité de la lecture d’un capteur ou d’un indicateur de la valeur réelle de la grandeur mesurée, généralement exprimée en pourcentage d’erreur.

F

• f.é.m. : Abréviation de force électromotrice, tension développée par une source d’énergie dans un circuit électrique.
• Force électromotrice de Seebeck : Tension en circuit ouvert générée par la différence de température entre les jonctions chaude et froide d'un thermocouple.
• Force électromotrice thermique : Énergie électrique générée par l’effet Seebeck ; désigne souvent des tensions parasites dans les circuits de mesure.

G

• Gain : Niveau d'amplification fourni par un circuit ou un système électronique.
• Galvanomètre : Instrument permettant de détecter et de mesurer de faibles courants électriques par déviation magnétique.
• Gradient de température : Taux ou répartition de la variation de la température dans un corps ou sur une surface.

H

I

• IEM : Interférences électromagnétiques (RFI).
• Impédance : Résistance totale à la circulation du courant électrique, combinant les composantes résistives et réactives.
• ISA : Instrument Society of America, organisation professionnelle de l'instrumentation et de l'ingénierie de l'automatisme.
• Isolation céramique : Compositions à haute température d’oxydes métalliques isolant les fils de thermocouple, le plus souvent l’alumine, la bérylline et l’oxyde de magnésium, disponibles
  sous forme de tubes ou de perles à un ou plusieurs trous.
• Isolation optique : Liaison de deux réseaux au moyen d’un émetteur à LED et d’un récepteur photoélectrique, garantissant l’absence de connexion électrique directe.
• Isotherme : État de température uniforme et constante dans l'ensemble d'un système.
• ITS-90 : Échelle internationale de température de 1990, définissant des procédures d'étalonnage pour garantir des mesures de température cohérentes et précises, proches des valeurs
  thermodynamiques.

J

• Jonction : Point d'un thermocouple où deux métaux dissemblables sont réunis, également appelé jonction de mesure.
• Jonction chaude : Jonction de mesure d'un thermocouple, également appelée jonction de mesure ou soudure chaude.
• Jonction chaude à la masse : Jonction de thermocouple mise à la masse, intégrée à l’extrémité de la gaine.
• Jonction chaude isolée : Conception de thermocouple où la jonction de mesure est électriquement isolée de la gaine du câble, couramment utilisée dans les unités à isolation minérale.
• Jonction de mesure : Connexion électrique à une extrémité d'un thermocouple reliant les conducteurs formant le capteur de température ; également appelée jonction chaude.
• Jonction de référence : Connexion électrique reliant chaque conducteur du thermocouple à un fil de cuivre aux extrémités opposées à la jonction de mesure. Ces jonctions constituent les
  extrémités de référence des conducteurs générateurs de tension, généralement maintenues à une température connue de 0 °C. Voir : Jonction de mesure.
• Jonction exposée : Conception de thermocouple où la jonction de mesure dépasse la gaine pour être en contact direct avec le milieu mesuré, offrant des temps de réponse plus rapides.
• Jonction froide : Terme d’origine pour la jonction de référence d’un thermocouple ; implique désormais une température flottante.
• Jonction mise à la terre : Construction de thermocouple où la jonction de mesure est électriquement reliée à la gaine, les plaçant au même potentiel et améliorant le temps de réponse.
• Jonction isolée de la masse : Sonde de thermocouple conçue de façon que la jonction de mesure soit entièrement enfermée et isolée du matériau de la gaine.
• Joule : Unité fondamentale d'énergie thermique.

K

• Kelvin : L'unité fondamentale de température ; 1 kelvin équivaut à 1 °C.

L

• Linéarité : L'écart de la réponse d'un instrument par rapport à une droite parfaite.

M

• Métaux nobles : Métaux ayant un potentiel électrochimique positif, inertes et très résistants à la corrosion et à l'oxydation, tels que l'or, l'argent et le platine.
• Microampère : Un millionième d'ampère.
• Microvolt : Un millionième de volt.
• Milliampère : Un millième d'ampère.
• Millivolt : Un millième de volt.
• Thermocouple à isolation minérale : Un thermocouple construit à l'aide d'un câble à gaine métallique et à isolation minérale.
• Pont de Mueller : Configuration de pont de haute précision utilisée pour mesurer des RTD à trois fils.

N

• Nicrosil-Nisil : Alliage thermique avancé nickel-chrome/nickel-silicium utilisé pour la production de thermocouples de type N.

O

P

• Plage de mesure : Intervalle entre deux limites à l’intérieur duquel une grandeur est mesurée, exprimé par la limite inférieure puis la limite supérieure.
• Platinoïdes, métaux du groupe du platine : Métaux comprenant le platine, l’osmium, l’iridium, le palladium, le rhodium et le ruthénium. Le platine, dont le point de fusion est de 1773,5 °C, est utilisé pour la thermométrie à résistance et, avec des alliages d’iridium et de rhodium, pour la thermométrie par thermocouples. Voir Métaux nobles.
• Point de congélation : Température à laquelle une substance passe de l'état liquide à l'état solide. Pour l'eau, elle est de 0 °C (32 °F).
• Point de Curie : Température à laquelle un matériau magnétique devient sensiblement non magnétique.
• Point de fusion : Température à laquelle une substance passe de l'état solide à l'état liquide.
• Point de glace : Température à laquelle la glace fond à 1 atmosphère standard, définie comme 0 °C sur l'échelle de température ITS-90.
• Point d’ébullition : Température à laquelle un liquide se transforme en gaz, par exemple l’eau bout à 100 °C.
• Point fixe : Valeur de température précise utilisée comme référence lors de l'étalonnage.
• Point triple : Température à laquelle les trois phases d’une substance coexistent en équilibre ; pour l’eau, 0,01 °C.
• Polarité : Signe électrique (positif ou négatif) d’un conducteur ou d’un circuit.
• Pont de Mueller : Configuration de pont de haute précision utilisée pour mesurer des RTD à trois fils.
• Pont de Wheatstone : Réseau de quatre résistances, une source de f.é.m. et un instrument à lecture nulle (par exemple, un galvanomètre) disposés de sorte qu’à l’équilibre, aucun courant ne
  traverse l’instrument.
• Pot de raccordement : Enveloppe entourant les connexions en sortie d'un thermocouple à isolation minérale et un câble souple.
• Protection contre la rupture de thermocouple : Fonction de sécurité destinée à détecter et gérer les défaillances du circuit de thermocouple.
• Pyrométrie : Mesure de la température.
• Effet Peltier : Absorption ou dégagement de chaleur à la jonction de deux conducteurs dissemblables lorsqu’un courant électrique circule.

R

• Réjection du bruit en mode série : Capacité d'un instrument à rejeter les interférences, généralement à la fréquence du réseau (50 Hz), présentes entre ses bornes d'entrée.
• Réjection du mode commun : Capacité d’un instrument à rejeter les interférences dues à une différence de potentiel à ses bornes d’entrée par rapport à la masse locale, exprimée en dB.
• Rayonnement thermique : Rayonnement électromagnétique émis par tout corps au-dessus du zéro absolu ; échange de chaleur entre des corps à des températures différentes sans aucun support matériel.
• Recuit : Traitement thermique des matériaux visant à soulager les contraintes internes ou les dislocations.
• Répétabilité : Aptitude d’un capteur ou d’un système de mesure à produire le même signal de sortie dans des conditions de mesure identiques répétées.
• Résistance : Opposition au passage du courant électrique à travers un matériau, mesurée en ohms. Pour un fil conducteur, la résistance dépend du diamètre, de la longueur et de la résistivité (propriété physique du matériau).
• Résistance à puissance nulle : Valeur de résistance d’un élément RTD lorsqu’il dissipe une puissance nulle.
• Résistance d'isolement : Résistance électrique entre conducteurs, ou entre conducteurs et l'enveloppe extérieure, lorsque les circuits sont ouverts.
• Résistance de boucle : Résistance totale d'un circuit de thermocouple, incluant le fil du thermocouple et tout câble de rallonge ou de compensation.
• RFI : Interférences radiofréquences.
• Rigidité diélectrique : Mesure de la tension qu’un matériau isolant peut supporter avant qu’un claquage électrique ne se produise.
• RTD : Détecteur de température à résistance.

S

• Sensibilité : Amplitude ou temps de réponse en sortie fourni par un thermocouple ou un RTD pour une variation de température donnée.
• Signal : Terme générique désignant un courant ou une tension électriques représentant une grandeur ou un événement.
• Sonde : Capteur de température logé dans un tube de protection cylindrique rigide ou semi-flexible.
• Stabilité : Constance de la sortie d'un capteur à des températures données.
• Sécurité intrinsèque : Instrument conçu pour prévenir l'inflammation en limitant l'énergie électrique à des niveaux insuffisants pour enflammer des gaz dangereux.
• Coefficient de Seebeck : Dérivée première de la f.é.m. thermique par rapport à la température, exprimée en mV/°C.
• Effet Seebeck : Phénomène par lequel l'énergie thermique produit une f.é.m., constituant la base de la thermométrie par thermocouple.
• Force électromotrice de Seebeck : Tension en circuit ouvert générée par la différence de température entre les jonctions chaude et froide d'un thermocouple.

T

• T/C : Thermocouple.
• Température ambiante : Température moyenne du milieu environnant en contact avec le capteur ou l’équipement.
• Température maximale de service : Température ambiante la plus élevée à laquelle un instrument ou un capteur peut fonctionner en continu en toute sécurité.
• Température moyenne : Moyenne des températures maximale et minimale dans un processus stable.
• Temps de réponse : Intervalle entre une variation brusque de température appliquée à un capteur et le moment où la sortie du capteur atteint une valeur spécifiée, souvent définie comme 63,2 % de la valeur finale.
• Terre : Point de référence électrique commun d'un circuit, généralement relié à la terre.
• Tête de connexion : Boîtier monté sur l’extrémité du tube de protection du thermocouple ou de la RTD, contenant des bornes pour la connexion électrique.
• Tête de protection : Capot monté à l’extrémité opposée au capteur sur un tube de protection de thermocouple ou de RTD, contenant des bornes pour faciliter le raccordement électrique. Voir Tête de connexion.
• Thermistance : Dispositif semi-conducteur présentant une variation de résistance importante et non linéaire avec la température, utilisé comme capteur de température.
• Thermocouple : Circuit électrique constitué de deux matériaux dissemblables générant une tension dépendant de la différence de température entre les jonctions ; la jonction de référence est généralement maintenue à 0 °C.
• Thermocouple de type J : Thermocouple fer/Constantan, adapté aux atmosphères réductrices, avec une plage allant jusqu’à 750 °C.
• Thermocouple de type K : Thermocouple Chromel/Alumel, utilisé de 0 °C à 1370 °C.
• Thermocouple de type N : Thermocouple Nicrosil/Nisil, offrant une meilleure résistance à la dérive liée à l’oxydation à haute température.
• Thermocouple de type T : Thermocouple cuivre/Constantan, idéal pour les mesures de laboratoire de -250 °C à 400 °C.
• Thermocouple en métaux réfractaires : Thermocouples fabriqués à partir de matériaux dont le point de fusion est supérieur à environ 1 800 °C, notamment le tungstène et les alliages tungstène/rhénium, tels que les types C, D et G.
• Thermocouple à isolation minérale (chemisé) : Thermocouple construit à l'aide d'une gaine à chemise métallique et à isolation minérale.
• Thermomètre à résistance (RTD) : Instrument utilisant un fil ou un film aux caractéristiques résistance-température prévisibles pour mesurer la température par mesure de sa résistance.
• Transducteur : Dispositif convertissant une grandeur physique en un signal électrique, p. ex. thermomètre à résistance, thermocouple, jauge de contrainte.
• Transfert de chaleur : Flux d'énergie thermique d'un corps à énergie plus élevée vers un autre à énergie plus faible, par conduction, convection ou rayonnement.
• Transformation ordre/désordre (phase ordonnée/phase désordonnée) : Modification de l’arrangement des atomes dans certains alliages, provoquée par des cycles spécifiques de chauffage et de refroidissement.
• Transistor : Dispositif amplificateur à semi-conducteurs à trois pôles ; certains types peuvent être utilisés comme capteurs de température sur des plages limitées.
• TRP : Thermomètre à résistance de platine. Voir RTD et Pt100.
• Tube de protection : Gaine cylindrique à extrémité fermée assurant la protection mécanique et environnementale d’un capteur, réalisée en métal, plastique, céramique ou matériaux réfractaires.

U

• Jonction isolée de la masse : Capteur thermocouple conçu avec sa jonction de mesure entièrement enfermée et isolée du matériau de la gaine.

V

• Volt : Unité de différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit ; définie comme la différence de potentiel qui déplace une charge d’un coulomb avec une énergie d’un joule.

W

• Pont de Wheatstone : Réseau de quatre résistances, une source de f.é.m. et un instrument à lecture nulle (par exemple, un galvanomètre) disposés de sorte qu’à l’équilibre, aucun courant ne traverse l’instrument.

Z

• Zéro absolu : Température la plus basse possible d'une substance. Zéro sur l'échelle Kelvin (-273,15 °C).
• Décalage du zéro : Différence entre la vraie mesure de zéro et la lecture de l’instrument.
• Résistance à puissance nulle : Résistance d’un élément RTD lorsqu’il dissipe une puissance nulle.
• Suppression de zéro : Décalage de l’étendue de mesure de l’instrument par rapport à zéro afin d’augmenter la sensibilité de mesure dans une plage de température spécifique.