Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait souvent (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum constitué d'un transducteur.
Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même. Il dispose donc d'un affichage ou d'un système de stockage des données. Ce qui n'est pas forcément le cas du capteur.
Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d'acquisition de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation.
Les capteurs ont plusieurs modes de classification :
Ils n'ont pas besoin d'apport d'énergie extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, potentiomètre, thermomètre à mercure…). Ce sont des capteurs modélisables par une impédance. Une variation du phénoméne physique étudié (mesuré) engendre une variation de l'impédance.
ils sont constitués d'un ou d'un ensemble de transducteurs alimentés (exemple : chronomètre mécanique, jauge d’extensométrie appelée aussi jauge de contrainte, gyromètre…). Ce sont des capteurs que l'on pourrait modéliser par des générateurs comme les systemes photovoltaïques et electromagnétiques. Ainsi ils générent soit un courant, soit une tension en fonction de l'intensité du phénoméne physique mesuré.
Les capteurs peuvent aussi faire l'objet d'une classification par type de sortie:
Le signal des capteurs numériques peuvent être du type :
Quelques capteurs analogiques typiques :
Le signal des capteurs numériques peuvent être du type :
Quelques capteurs numériques typiques :
On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :
Remarques : Pour utiliser un capteur dans les meilleures conditions, il est souvent utile de pratiquer un étalonnage et de connaître les incertitudes de mesures relatives à celui-ci.
Les dernières années du XXe siècle ont vu apparaître le concept de capteurs intelligents.
En plus de leur faculté de mesurer une grandeur physique, il possèdent d'autres fonctionnalités dont voici une liste non-exhaustive :
Lors des opérations de transfert, chargement, déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire il est important de connaître l'état de leurs remplissage. Cette information peut être communiquée soit de manière continue, soit par la détection de seuils (niveau : bas, haut, très haut ).
Un capteur de niveau sera placé sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut donc connaître à tout moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume encore disponible.
Plusieurs capteurs seront placés sur le réservoir a mesurer. Ces capteurs délivreront une information binaire indiquant si le niveau est atteint ou non. Cette détection peut être utilisée pour l'arrêt ou le démarrage d'une pompe. Un niveau haut évitera un débordement du réservoir et un niveau bas assurera une réserve minimale.
On utilisera différents types de capteurs en fonction de la nature du produit. On utilisera les propriétés physique et chimique, viscosité, si on veut une mesure par seuil ou continue, ..
Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur du fluide dans le réservoir.
On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention à la corrosion et a la polarisation des sondes car elles sont parcourues par un courant électrique. Cette méthode peut parfois être utilisée pour des solides.
Ce système de mesure a un avantage c'est qu'il n'y a pas de contact avec le fluide pour la mesure.
Georges Asch, Les capteurs en instrumentation indusrielle, Dunod (ISBN 2100057774)