Un expert chevronné de l’Université Yokogawa donne une conférence le 7 juillet : Principes et techniques pratiques de mesure de la température avec les enregistreurs Yokogawa !

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　　Un expert chevronné de l’Université Yokogawa donne une conférence le 7 juillet : Principes et techniques pratiques de mesure de la température avec les enregistreurs Yokogawa ! Les enregistreurs sont largement utilisés dans les environnements industriels et la recherche scientifique. Les tests de température en font l’un des besoins essentiels, et leurs applications sont très variées. Le 7 juillet 2020, l’Université Yokogawa a officiellement commencé à diffuser des contenus ; le Dr Feng Yuelu, expert en tests d’enregistreurs, a partagé en ligne ses années d’expérience acquise sur le terrain, ce qui a suscité un grand enthousiasme chez les spectateurs ! Pour obtenir des informations détaillées sur la formation à l’Université Yokogawa ainsi que davantage de vidéos, veuillez contacter Yokogawa Test & Measurement. 　　 　　Sur la base du principe de mesure de la température par thermocouple, la compensation de l’extrémité froide est un élément essentiel lors de la mesure de température avec des thermocouples, mais elle est souvent négligée dans les applications pratiques. Assurer la précision de cette compensation constitue donc un facteur important pour garantir la précision des mesures de température effectuées avec des thermocouples. De plus, dans les applications de mesure rapide de la température, nous prêtons souvent une grande attention au cycle d’échantillonnage des instruments secondaires tels que les collecteurs, mais nous négligeons le temps de réponse du thermocouple correspondant, ce qui entraîne un choix erroné de thermocouple et affecte ainsi la précision de la mesure de température. Ci-dessous, nous donnons une brève explication sur la compensation de l’extrémité froide et le temps de réponse du thermocouple. 　　Compensation du bout froid 　　La compensation du bout froid se divise principalement en compensation interne et compensation externe. Le schéma du principe de compensation interne est présenté à la figure 1. 　　 　　Figure 1 Principe de compensation interne La compensation interne consiste en ce que des instruments secondaires tels que les enregistreurs fournissent une compensation du bout froid. Afin d’assurer la précision de cette compensation, il est très important, en plus d’utiliser des capteurs de température à haute précision, de parvenir à une équilibration thermique des bornes. L’enregistreur Yokogawa assure l’isothermie des bornes grâce à une configuration optimale des capteurs de température (transistors) et à la technologie de fabrication de cartes imprimées à cœur métallique (voir figure 2). Néanmoins, lorsque la température ambiante dans l’environnement où se trouve le terminal (appareil de mesure) subit des variations importantes, cela a un impact significatif sur les résultats de mesure du thermocouple ; par conséquent, il est essentiel d’assurer une stabilité de l’environnement dans lequel se trouve l’appareil de mesure. 　　 　　Figure 2 : Procédé de carte imprimée à cœur métallique. Le principe de compensation du bout froid externe est illustré à la figure 3. On peut utiliser un correcteur de point de congélation électronique externe (ZERO-CON) pour améliorer encore la précision de la mesure de la température. Faites attention : le câblage entre le compensateur externe et l’instrument de mesure est constitué de fils ordinaires et non de fils thermocouple. 　　 　　Figure 3 Principe de compensation externe Temps de réponse du thermocouple Le temps de réponse du thermocouple est principalement déterminé par le diamètre du fil du thermocouple et par le type de finition de l’extrémité du thermocouple. Les types d’extrémité des thermocouples sont présentés à la figure 4 et comprennent principalement les types exposé, mis à la terre et isolé. 　　 　　Figure 4 : Comparaison des types de capteurs thermocouples à l’extrémité. On peut voir que les thermocouples isolés, plus couramment utilisés, ont un temps de réponse plus lent par rapport aux deux autres types, mais ils présentent un avantage en termes de résistance aux interférences. La relation quantitative entre le type de finition de l’extrémité du thermocouple et le diamètre du fil d’un côté, et le temps de réponse de l’autre, est décrite de manière spécifique par différents fabricants de capteurs de température. Par exemple, la figure 5 montre la relation entre le diamètre du fil et le temps de réponse des capteurs thermiques OMEGA américains (de type à terre/exposé) dans des conditions de test spécifiques. Si l’on choisit des capteurs thermocouples isolés, la constante de temps de réponse doit être multipliée par 1,5. Le temps de réponse est défini comme le temps nécessaire pour atteindre 63,2 % de la variation de température instantanée. Les conditions d’essai sont une température ambiante, une pression atmosphérique et une vitesse du flux d’air de 20 m par seconde. Dans les applications de mesure de température à haute vitesse, le temps d’échantillonnage de l’instrument de mesure et le temps de réponse du thermocouple doivent être compatibles. 　　 　　Figure 5 : Relation entre le diamètre du fil du thermocouple OMEGA et le temps de réponse Problèmes d’interférences dans la mesure de la température par thermocouple L’utilisation de thermocouples pour mesurer la température entraîne souvent des 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 sévères. 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 6 montre le schéma équivalent d’un convertisseur de fréquence couramment utilisé ; on y observe l’existence simultanée de trois sources de perturbations : la source d’alimentation commerciale à 50 Hz, les perturbations en forme d’impulsions haute fréquence générées par la modulation en largeur d’impulsion (PWM) (avec une densité d’énergie élevée), et les perturbations de basse fréquence liées au changement de fréquence. 　　 　　Figure 6 Schéma du circuit équivalent du convertisseur de fréquence Les fonctions de suppression des interférences fournies par les instruments de mesure Yokogawa comprennent a. A/D intégrateur b. Filtrage passe-bas de premier ordre c. Module A/D indépendant par canal L’A/D intégrateur, comme son nom l’indique, consiste à effectuer une opération d’intégration sur le signal analogique pendant une période de temps déterminée avant de procéder à la conversion A/D. Il est possible de définir un temps d’intégration approprié (période de mesure) en fonction des 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 7.
Figure 7 : 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 8. 　　 　　Figure 8 Schéma de la combinaison d’un convertisseur A/D intégré et d’un filtre passe-bas du premier ordre. Actuellement, la plupart des instruments de collecte de données couramment disponibles sur le marché sont de type balayant, 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 type de balayage est l’économie de coûts, tandis que son inconvénient est une vitesse de collecte limitée et des changements de canal susceptibles d’être perturbés. Yokogawa a introduit des modules A/D indépendants par canal (comme le montre la figure 9) ; 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 mode commun. 　　 　　Figure 9 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 équilibrant les potentiels de la source de signal et du 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. 　　À propos de l’Université Yokogawa 　　Yokogawa est reconnue dans le monde entier pour ses produits et sa qualité, et gagne également la confiance grâce à des services de haute qualité. L’université Yokogawa s’appuie sur un héritage technique de cent ans et une expérience de 20 ans sur le terrain pour vous présenter des cas d’usage exemplaires, détailler les procédures opérationnelles et vous offrir une formation professionnelle complète en matière de tests. Vous pouvez choisir différentes formes de participation aux formations de l’Université Yokogawa : formations en classe, formations sur site ou formations numériques, formations en ligne, pour répondre à vos besoins d’apprentissage à tout moment et en tout lieu. Un système de cours structuré vous aide à comprendre plus en profondeur les principes et les techniques des différents types de tests. Nous souhaitons grandir ensemble avec nos clients, afin que l’Université Yokogawa devienne le berceau de la nouvelle génération d’experts en tests généraux et en tests de communication optique !