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MESURE de TEMPERATURE
par THERMOCOUPLE
CARADEC Anaelle COLIN P Juliette GIORDAN Katia SCHULTEISS Madleen
- Elèves de 1
ère
STL Contrôle et Régulation -
I - Définition
En physique, les thermocouples sont utilisés pour la mesure de températures. Ils sont bon marché et
permettent la mesure dans une grande gamme de températures. Leur principal défaut est leur précision :
il est relativement difficile d'obtenir des mesures avec une erreur inférieure à 0,1-0,2 °C. La mesure de
température par des thermocouples est basée sur l'effet Seebeck.
II - Différents types de thermocouples
¾ Type J
Composition
: Fer / Constantan (alliage nickel+cuivre)
Fonctionne bien dans le vide et dans une plage de température de 0 à 750°C.
¾ Type K
Composition
: Chromel (alliage nickel + chrome) / Alumel (alliage nickel + aluminium (5%) + silicium)
Il permet une mesure dans une gamme de température large : -200 °C à 1250°C.
¾ Type T
Composition
: Cuivre / Constantan (alliage cuivre + nickel)
Ce thermocouple est particulièrement adapté pour une utilisation à basse température (-200 à
350°C) comme pour des applications cryogéniques
III - Principe de mesure
Les deux métaux a et b, de natures différentes, sont
reliés par deux jonctions (formant ainsi un thermocouple)
aux températures T1 et T2.
Par effet Seebeck, le thermocouple génère une
différence de potentiel qui dépend de la différence de
température entre les jonctions, Te = T1-T2.
Pour mesurer une température inconnue, l'une des deux jonctions doit être maintenue à une
température connue, par exemple celle de la glace fondante (0 °C). Il est également possible que cette
température de référence soit mesurée par un capteur (température ambiante, par exemple). La mesure
de température est donc une mesure indirecte, puisque les thermocouples mesurent en fait une
différence de potentiel électrique.
Métal a Métal b
Soudure
T
2
T
1
0
1
2
3
4
5
6
0 20 40 60 80 100 120 140 160
T(°C)
E(mV)
Thermocouple
Linéaire (Thermocouple)
IV - Effet Seebeck
L'effet Seebeck est un effet thermoélectrique, découvert par le physicien allemand Thomas Johann
Seebeck en 1821. Le phénomène s’explique par l’apparition d’une différence de potentiel à la jonction
de deux métaux soumis à une différence de température. L’utilisation la plus connue de l’effet Seebeck
est la mesure de température à l’aide de thermocouples. Cet effet est également à la base de la
génération d'électricité par effet thermoélectrique. (voir exposé n°7, expérience du ventilateur)
V - Notre expérience
Nous avons relevé les valeurs de la fém E en fonction de la température T à l'extrémité d'un
thermocouple, en utilisant un thermomètre et un millivolmètre.
Ci-dessous, la caractéristique fém E en fonction de T :
On note que la courbe E = f (T) est quasi-linéaire ; le transmetteur couplé au thermocouple rendra la
caractéristique M = f (T) parfaitement linéaire, M étant la mesure 4-20 mA.
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2
100%
