Pour effectuer des mesures de température fiables, la première étape consiste à sélectionner le bon instrument de température, également appelé capteur de température. Les thermocouples, les thermistances, les thermomètres à résistance de platine (RTD) et les circuits intégrés de température comptent parmi les capteurs de température les plus couramment utilisés lors des tests.
Ce qui suit est une introduction aux caractéristiques des thermocouples et des thermistances.
Thermocouples : Les thermocouples sont les capteurs de température les plus couramment utilisés pour mesurer la température. Leurs principaux avantages sont une large plage de températures et une adaptabilité à divers environnements atmosphériques. Ils sont également robustes, peu coûteux, ne nécessitent aucune alimentation électrique et constituent l’option la moins chère. Un thermocouple est constitué de deux fils métalliques différents (métal A et métal B) connectés à une extrémité. Lorsqu'une extrémité du thermocouple est chauffée, une différence de potentiel existe dans le circuit du thermocouple. La température peut être calculée à l'aide de la différence de potentiel mesurée.
Cependant, la relation entre la tension et la température n'est pas-linéaire. En raison de cette relation non-linéaire, une deuxième mesure est nécessaire pour une température de référence (Tref). La conversion tension-température est ensuite traitée en interne par le logiciel ou le matériel de l'équipement de test pour finalement obtenir la température du thermocouple (Tx). Les unités d'acquisition de données Agilent 34970A et 34980A sont dotées de-capacités de mesure et de traitement intégrées.
En bref, les thermocouples sont les capteurs de température les plus simples et les plus polyvalents, mais ils ne conviennent pas aux mesures et applications de haute-précision.
Les thermistances, quant à elles, utilisent des matériaux semi-conducteurs et ont généralement un coefficient de température négatif, ce qui signifie que leur résistance diminue à mesure que la température augmente. Les changements de température provoquent d’importants changements de résistance, ce qui en fait les capteurs de température les plus sensibles. Cependant, les thermistances ont une linéarité extrêmement mauvaise et dépendent fortement du processus de fabrication. Les fabricants ne fournissent pas de profils de thermistance standardisés.
Les thermistances sont très petites et réagissent rapidement aux changements de température. Cependant, ils nécessitent une source de courant et leur petite taille les rend extrêmement sensibles aux erreurs d'auto--échauffement.
Les thermistances mesurent la température absolue sur deux fils, offrant une bonne précision, mais elles sont plus chères que les thermocouples et leur plage de température mesurable est plus petite. Une thermistance couramment utilisée a une résistance de 5 kΩ à 25 degrés, avec un changement de température de 1 degré provoquant un changement de résistance de 200 Ω. Notez que la résistance du fil de 10 Ω n'introduit qu'une erreur négligeable de 0,05 degré. Il est idéal pour les applications de contrôle de courant nécessitant une mesure de température rapide et sensible. Sa petite taille est avantageuse pour les applications limitées en espace-, mais les erreurs d'auto-échauffement doivent être évitées.
Les thermistances disposent également de leurs propres techniques de mesure. Leur petite taille est un avantage ; ils se stabilisent rapidement et ne créent pas de charge thermique. Cependant, cela les rend également moins robustes et des courants élevés peuvent provoquer un auto-échauffement. Étant donné qu’une thermistance est un dispositif résistif, toute source de courant générera de la chaleur en raison de l’énergie. La puissance est égale au produit du carré du courant et de la résistance. Il faut donc utiliser une petite source de courant. L'exposition à une chaleur élevée entraînera des dommages permanents à la thermistance.
Cette introduction à deux types d’instruments de température se veut utile pour votre travail et vos études.