Qu'est-ce qu'un thermocouple?

Qu'est-ce qu'un thermocouple ?

Définition du thermocouple

Un thermocouple est un dispositif qui convertit les différences de température en une tension électrique, basé sur le principe de l'effet thermoélectrique. C'est un type de capteur qui peut mesurer la température à un point ou un emplacement spécifique. Les thermocouples sont largement utilisés dans les applications industrielles, domestiques, commerciales et scientifiques en raison de leur simplicité, durabilité, faible coût et large plage de température.

Effet Thermoélectrique

L'effet thermoélectrique est le phénomène de génération d'une tension électrique due à une différence de température entre deux métaux ou alliages métalliques différents. Ce phénomène a été découvert par le physicien allemand Thomas Seebeck en 1821, qui a observé que lorsqu'un jonction était chauffé et l'autre refroidi, un champ magnétique se formait autour d'une boucle fermée de deux métaux différents.

L'effet thermoélectrique peut être expliqué par le mouvement des électrons libres dans les métaux. Lorsqu'un jonction est chauffé, les électrons gagnent de l'énergie cinétique et se déplacent plus rapidement vers le jonction froid. Cela crée une différence de potentiel entre les deux jonctions, qui peut être mesurée avec un voltmètre ou un ampèremètre. La magnitude de la tension dépend du type de métaux utilisés et de la différence de température entre les jonctions.

Fonctionnement du Thermocouple

Un thermocouple est composé de deux fils faits de métaux ou alliages métalliques différents, joints ensemble aux deux extrémités pour former deux jonctions. Une jonction, appelée jonction chaude ou de mesure, est placée à l'emplacement où la température doit être mesurée. L'autre jonction, appelée jonction froide ou de référence, est maintenue à une température constante et connue, généralement à la température ambiante ou dans un bain de glace.

Lorsqu'il y a une différence de température entre les deux jonctions, une tension électrique est générée dans le circuit du thermocouple en raison de l'effet thermoélectrique. Cette tension peut être mesurée par un voltmètre ou un ampèremètre connecté au circuit. En utilisant une table de calibration ou une formule qui relie la tension à la température pour un type de thermocouple donné, la température de la jonction chaude peut être calculée.

Types de Thermocouples

Il existe divers types, tels que K, J, T et E, qui diffèrent par les combinaisons de métaux, les plages de température et les applications spécifiques.

Avantages

• Ils peuvent mesurer une large gamme de températures, allant des températures cryogéniques aux très hautes températures.

• Ce sont des dispositifs simples, robustes et fiables qui peuvent résister à des environnements difficiles et aux vibrations.

• Ils sont peu coûteux et faciles à installer et à remplacer.

• Ils ont un temps de réponse rapide et peuvent mesurer des changements de température dynamiques.

• Ils n'ont pas besoin de puissance externe ou d'amplification pour leur fonctionnement.

Inconvénients

• Ils ont une précision et une stabilité inférieures par rapport à d'autres capteurs.

• Ils sont sensibles aux erreurs dues à la corrosion, l'oxydation, la contamination ou le vieillissement des fils.

• Ils nécessitent une jonction de référence à une température connue pour une mesure précise.

• Ils ont une sortie non linéaire qui nécessite une calibration ou une compensation complexe.

• Ils peuvent générer des tensions thermoélectriques indésirables dues à des jonctions parasites dans le circuit.

Critères de Sélection

Choisissez en fonction de la plage de température, de la précision, de la compatibilité avec l'environnement, de la taille, des caractéristiques électriques et du coût.

• Applications courantes

• Industries de l'acier et du fer

• Appareils à gaz

• Capteurs de radiation thermopile

• Fabrication

• Production d'énergie

• Usines de processus

• Thermocouples comme jauges à vide

Conclusion

Les thermocouples sont des capteurs de température largement utilisés, constitués de deux types de métaux différents joints ensemble à une extrémité. Lorsque la jonction des deux métaux est chauffée ou refroidie, une tension est créée qui peut être corrélée à la température.

Les thermocouples présentent de nombreux avantages et inconvénients par rapport à d'autres capteurs de température. Ils peuvent mesurer une large gamme de températures, allant des températures cryogéniques aux très hautes températures. Ce sont des dispositifs simples, robustes et fiables qui peuvent résister à des environnements difficiles et aux vibrations. Ils sont peu coûteux et faciles à installer et à remplacer. Ils ont un temps de réponse rapide et peuvent mesurer des changements de température dynamiques. Cependant, ils ont une précision et une stabilité inférieures par rapport à d'autres capteurs. Ils sont sensibles aux erreurs dues à la corrosion, l'oxydation, la contamination ou le vieillissement des fils. Ils nécessitent une jonction de référence à une température connue pour une mesure précise. Ils ont une sortie non linéaire qui nécessite une calibration ou une compensation complexe.

Pour choisir le bon thermocouple, considérez la plage de température et la précision nécessaires, la compatibilité chimique et la durabilité des fils, la taille et la forme de la sonde, les caractéristiques électriques et l'immunité aux bruits, ainsi que la disponibilité et le coût du type et des accessoires.

Les thermocouples sont utilisés dans une large gamme d'applications dans divers secteurs industriels et domaines. Parmi les applications courantes des thermocouples, on trouve les industries de l'acier et du fer, les appareils à gaz, les capteurs de radiation thermopile, la fabrication, la production d'énergie, les usines de processus et les thermocouples comme jauges à vide.