Matériaux des capteurs Pt100

Le choix du bon matériau pour un capteur de température à résistance (Pt100 ou RTD) est crucial pour garantir la précision, la stabilité et la répétabilité. Bien que plusieurs métaux satisfassent à l'exigence fondamentale d'une relation résistance-température prévisible, seuls quelques-uns sont pratiques pour la mesure de température industrielle.

Matériaux RTD courants

1. Cuivre (Cu)
   Le cuivre présente une relation résistance-température quasi linéaire et est peu coûteux, ce qui en fait un choix viable pour certaines applications. Cependant, sa faible résistivité électrique et sa sensibilité à l'oxydation à des températures élevées limitent son utilisation.
• Plage typique : -100°C à +180°C
• Idéal pour : Mesures de température moyennes sur une grande longueur de tige
• Limites : Faible stabilité et répétabilité dans le temps
2. Nickel (Ni) et alliages de nickel
   Les RTD à base de nickel offrent une résistivité élevée et une pente résistance-température prononcée, d'où une grande sensibilité. Toutefois, leur comportement non linéaire et leur sensibilité aux contraintes mécaniques peuvent réduire la précision des mesures. Un point d'inflexion marqué à la température de Curie (~358°C) complique l'étalonnage.
• Plage typique : -100°C à +180°C
• Avantages : Grande sensibilité, faible coût
• Inconvénients : Non-linéarité, sensibilité mécanique et complexité près du point de Curie
3. Platine (Pt)
   La platine est la norme industrielle pour les capteurs RTD en raison de son exceptionnelle stabilité, de sa pureté et de sa résistance chimique. En tant que métal noble, elle maintient la précision sur une large plage de températures et présente une courbe résistance-température cohérente et bien caractérisée.
• Plage typique : -200°C à +650°C (couramment utilisé entre -50°C et +500°C)
• Avantages :
• Excellente stabilité à long terme
• Haute pureté et reproductibilité
• Courbe R en fonction de T prévisible (bien que pas parfaitement linéaire)
• Considérations :
• Plus coûteux, bien que seules de petites quantités soient nécessaires
• Sensible à la contamination à des températures élevées
• Nécessite un traitement thermique approprié pour éliminer les lacunes
4. Autres matériaux pour RTD
• Film de molybdène : Utilisé pour une mesure stable entre -50 °C et +200 °C
• Thermistances à base de semi-conducteurs : Offrent une large plage de températures et une grande sensibilité, mais manquent de normalisation et ne sont généralement pas utilisées dans les applications RTD de précision.
• Germanium : Efficace en dessous de 100 K, en particulier autour de 10 K où la résistance du platine est trop faible
• Carbone-verre et rhodium-fer : RTD spécialisés pour les applications cryogéniques, y compris pour des températures proches de 0,5 K. Ces matériaux offrent une grande sensibilité aux très basses températures, mais sont complexes à étalonner et sont généralement utilisés en environnement de recherche.

Résumé

Pour la plupart des applications industrielles et scientifiques, les Pt100 en platine offrent le meilleur compromis entre précision, stabilité et fiabilité  sur une large plage de températures. Bien que le cuivre et le nickel aient des usages de niche, le platine reste le matériau de choix, en particulier pour les Pt100 normalisées.

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