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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 accordons 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 réelle de la mesure de température. Nous allons maintenant donner 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’équilibrage thermique des bornes grâce à une configuration optimale des capteurs de température (transistors) et à un procédé de fabrication de cartes imprimées à noyau 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 externe de point de congélation électronique (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 le type de finition de l’extrémité du thermocouple. Les types d’extrémité des thermocouples sont présentés à la figure 4 : il y a principalement les types exposé, mis à la terre et isolé. Figure 4 : Comparaison des types de terminaisons des thermocouples. On peut voir que les thermocouples isolés, plus couramment utilisés, ont un temps de réponse plus lent par rapport aux deux autres types, mais 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 de test 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