Thermocouple - Définition

Comment choisir un thermocouple ?

La plage à mesurer

La première chose importante à prendre en compte est de faire coïncider la plage de température à mesurer avec la plage d'utilisation optimum du thermocouple.

Les variations des courbes de température

Si l'on étudie les différentes courbes montrant l'évolution de la différence de potentiel en fonction de la température, nous pouvons constater que ces variations ne sont pas linéaires (seule la courbe du thermocouple de type k sur une plage de température très restreinte peut être considérée comme constante).

Par conséquent, et afin d'obtenir une mesure la plus précise possible, il est nécessaire de choisir un thermocouple dont la courbe de différence de potentiel varie de manière importante par rapport à la variation de température. Si l'on prend un exemple :

Un thermocouple de type B a une plage d'utilisation allant de 0 °C à 1500 °C mais la différence de potentiel ne varie que de 10 microvolt. Un thermocouple de type R a une plage d'utilisation allant de 0 °C à 1500 °C mais la différence de potentiel varie de 17 microvolt.

Donc la réponse lors de la force électro-motrice induite lors d'une mesure de température avec un thermocouple de type R sera beaucoup plus précise qu'un thermocouple de type B, de par ses variations plus importantes.

Le milieu de mesure

Certaines utilisations, notamment industrielles, des thermocouples conduiront à utiliser ces derniers avec des conditions de pression ou de milieu particulières. On retrouvera des mesures dans des milieux extrêmement basiques, acides, avec des pressions pouvant être importantes, cela aura donc pour conséquence de modifier la précision et la vitesse d'usure du thermocouple. Il faudra par conséquent se tourner vers des thermocouples ayant des précisions parfois moindres mais ayant des résistances particulières par rapport aux milieux d'utilisation.

Différents types de thermocouples

Il existe différents types de thermocouples, correspondant chacun à une gamme de température ou à une plus ou moins grande précision. Leurs propriétés peuvent également dépendre du type d'isolation (gaine) utilisée pour les fils métalliques. La liste suivante donne la définition des thermocouples suivant les normes internationales. Il est possible de reconnaitre le type d'un thermocouple à l'aide de la couleur de la gaine des fils métalliques permettant la connexion.

Thermocouples à base de métaux usuels

Type E

• Composition : Chromel (alliage nickel+chrome (10%)) / Constantan (alliage nickel+cuivre (45%))
• Ce thermocouple est intéressant pour la mesure de températures basses. Il a également l'avantage de ne pas avoir de réponse magnétique.
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Violet / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Orange

Type J

• Composition : Fer / Constantan (alliage nickel+cuivre)
• Fonctionne bien dans le vide et dans une plage de température de 0 à 750 °C, mais n'est pas recommandé pour les basses températures, à cause de problèmes d'oxydation du fer et de l'azote
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Noir / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Noir

Type K

• Composition : Chromel (alliage nickel + chrome) / Alumel (alliage nickel + aluminium (5%) + silicium)
• thermocouple standard. Il permet une mesure dans une gamme de température large : -250 °C à 1 372 °C. Il est également bon marché, mais ne permet pas une mesure à 0 °C.
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Vert / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Violet

Type N

• Composition : Nicrosil (alliage nickel + chrome (14%) + silicium (1,5%)) / Nisil (alliage nickel + silicium (4.5% + magnésium (0.1%))
• sa bonne stabilité et sa bonne résistance aux températures élevées (-270 à 1 300 °C) et à l'oxydation rendent ce thermocouple intéressant pour les mesures à hautes températures et dans le vide.
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Rose / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : -

Type T

• Composition : Cuivre / Constantan (alliage cuivre + nickel)
• Ce thermocouple est particulièrement adapté pour une utilisation à basse température (-200 à 350 °C) comme pour des applications cryogéniques.
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Brun / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Bleu

Thermocouples à base de métaux nobles

Type R

• Composition : Platine-Rhodium(13%) / Platine
• adapté aux températures élevées (0 à 1 650 °C).
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Orange / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Vert

Type S

• Composition : Platine-Rhodium(10%) / Platine
• adapté aux températures élevées (0 à 1 650 °C).
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Orange / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Vert

Type B

• Composition : Platine-Rhodium(30%) / Platine-Rhodium(6%)
• adapté aux températures élevées (0 à 1 700 °C), (Mauvaise précision en dessous de 1000degC), utilisé en grande partie en verrerie industrielle.

En règle générale ce thermocouple est composé d'un tube bifilaire en alumine au bout duquel sortent les 2 fils qui sont soudés ensemble forment ainsi une petite boule.

• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) : Gris / Blanc
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : Jaune / Gris

Thermocouples à base de métaux réfractaires

Type C

• Composition : Tungstène-Rhénium (5%) / Tungstène-Rhénium (26%)
• adapté aux températures très élevées (0 à 2 320 °C). Prix élevé, difficile à fabriquer, fragile. Ne doit pas être utilisé en présence d'oxygène en dessous de 260 °C.
• Couleurs selon CEI 584-3 (+ / -) :
• Couleurs selon NF C 42-323 1985 (+ / -) : -