Université de Yokogawa : Problèmes de perturbations dans la mesure de la température par thermocouples

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　　L’utilisation de thermocouples pour la mesure de la température est souvent confrontée aux problèmes d’interférences électriques. D’une part, ces dernières années, avec la généralisation des alimentations à fréquence variable dans tous les secteurs d’activité, les conditions d’essai sont devenues de plus en plus strictes. D’un autre côté, le potentiel thermoelectrique généré par les variations de température des thermocouples est très faible, ce qui les rend plus sensibles aux perturbations électriques par rapport à d’autres capteurs tels que les résistances thermiques. 　　La figure 1 montre le schéma équivalent d’un onduleur couramment utilisé ; on y observe l’existence simultanée de trois sources de perturbations : la source électrique commerciale à 50 Hz, les perturbations en forme d’impulsions haute fréquence générées par la modulation de largeur d’impulsion (PWM, avec une densité d’énergie élevée), et les perturbations en fréquence basse liées au changement de fréquence. 　　Figure 1 Schéma du circuit équivalent du variateur 　　Les fonctions de réduction des interférences fournies par les instruments de mesure Yokogawa comprennent 　　Intégration 　　Filtre passe-bas du premier ordre 　　Module A/D indépendant par canal 　　L’A/D par intégration, comme son nom l’indique, consiste à effectuer une opération d’intégration sur le signal analogique pendant une période de temps donnée avant de procéder à la conversion A/D. Il est possible de définir un temps d’intégration approprié (période de mesure) pour différentes sources de perturbation à fréquence industrielle (50 Hz/60 Hz), afin d’obtenir un effet de suppression. Le schéma de suppression des interférences par intégration A/D est présenté à la figure 2.
Figure 2 : Schéma de suppression des interférences par intégration A/D
Lorsque la fréquence du signal d’interférence ne correspond pas au cycle d’intégration A/D, l’influence de l’interférence ne peut être supprimée uniquement par « intégration ». Par conséquent, le module haute vitesse de Yokogawa offre une fonction de filtrage qui, en ajustant la fréquence de coupure du filtre passe-bas du premier ordre et en combinant l’intégration A/D, permet d’atténuer l’influence des sources de perturbations à haute fréquence. Cependant, le filtrage provoque un certain retard dans les résultats de mesure, ce qui en fait un outil couramment utilisé pour les essais de température en régime stationnaire. Le schéma montrant l’intégration A/D combinée à un filtre passe-bas de premier ordre pour supprimer les interférences est présenté à la figure 3. 　　 　　Figure 3 Schéma combinant un convertisseur A/D intégré et un filtre passe-bas de premier ordre. Actuellement, la plupart des instruments de collecte de données couramment disponibles sur le marché sont de type balayage, c’est-à-dire que plusieurs canaux partagent un même convertisseur A/D, avec un commutage par relais en temps partagé. Le plus grand avantage du balayage est l’économie de coûts, tandis que le inconvénient est une vitesse de collecte limitée et des changements de canal susceptibles d’être perturbés. Yokogawa a lancé des modules A/D indépendants par canal (comme le montre la figure 4) ; chaque canal de mesure utilise un convertisseur A/D distinct, ce qui améliore la résistance aux interférences tout en augmentant considérablement la tension de tolérance au courant commun. 　　 　　Figure 4 Schéma du circuit du module A/D indépendant. En plus des méthodes de suppression des interférences fournies par le enregistreur, l’utilisateur peut, lors des tests pratiques, recourir à diverses méthodes pour réduire l’impact des interférences. Par exemple, on peut utiliser du ruban adhésif isolant pour isoler l’objet à tester de l’extrémité du thermocouple ； Éliminer la différence de potentiel générée par le courant de terre en équipotentialisant la source de signal et l’enregistreur ； On peut également utiliser des fils de thermocouple à blindage torsadé pour réduire les interférences dues au couplage électrostatique lors du câblage des thermocouples.