Dans le domaine industriel, les capteurs sont utilisés pour surveiller plusieurs paramètres comme la pression, la température, la charge, la proximité, le niveau ou les produits chimiques. Dans cet article, nous nous intéressons à la mesure de la température dans le secteur industriel, mais aussi à tous les outils de mesure permettent d’éviter les situations à risques. Plusieurs technologies de capteurs, qui s’appuient sur les grandeurs électriques pour détecter le mesurande, sont disponibles pour mesurer la température.
Mesurer la température dans le secteur industriel
La mesure de la température est nécessaire pour comprendre certains phénomènes du domaine industriel. Outre la mesure, le contrôle de la température est également important.
Industrie : les outils de mesure de température industriels
L’expansion d’un corps est directement affectée par sa variation de température, car tous les corps se dilatent dès que leur température augmente. Par conséquent, il est essentiel de prendre connaissance des coefficients de dilatation, mais aussi de capacité thermique afin de gérer l’application industrielle de ces éléments.
La température est déduite avec des outils grâce à la détection d’un changement d’une caractéristique physique. On distingue six principaux types de capteurs de température industriels :
- les capteurs thermocouples,
- infrarouges,
- à résistance,
- bimétalliques,
- de changement d’état,
- d’expansion de liquide.
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L’importance de mesurer la température
Les capteurs de température sont des composants électroniques et électriques, qui permettent de mesurer la température au moyen d’un signal électrique.
Grâce à ces instruments, vous êtes en mesure de surveiller avec grande précision les éléments d’un système industriel, tout en les automatisant et en garantissant une maitrise de votre process. Ils sont appliqués à des machines comme des pompes, des réacteurs, des presses, des fours, des conditionneurs, des réfrigérateurs, des compresseurs, etc. En d’autres termes, les outils de mesure permettent de quantifier les évènements chimiques ou physiques en unités de mesure (degrés Celsius ou autres).
Les appareils industriels proposent de transmettre plusieurs mesures en temps réel selon les standards internationaux, afin de vous permettre de prendre les meilleures décisions pour votre entreprise. Des processus efficaces sont garants de davantage de productivité et de compétitivité.
Les capteurs de changement d’état et à extension fluide
Les capteurs de changement d’état et à extension fluide sont les dispositifs de mesure de température les plus courants.
Les capteurs de changement d’état
Les capteurs de changement d’état comportent des étiquettes, des pastilles, des crayons, des laques ou des cristaux liquides. Ils changent d’apparence lorsqu’une certaine température est atteinte.
Vous pouvez, à titre d’exemple, vous en servir avec des purgeurs de vapeur. Lorsqu’une certaine température est dépassée, le point blanc sur l’étiquette capteur fixée sur le piège devient noir. Le temps de réponse se fait en quelques minutes de façon à ce que ces outils ne répondent pas de manière intempestive aux changements de température transitoires. La précision est en outre inférieure comparée à celle des autres types de capteurs et le changement d’état est irréversible, sauf pour les affichages à cristaux liquides.
Ce type de dispositif de mesure de température industriel se révèle pratique lorsque vous devez confirmer que la température d’un matériau ou d’une pièce n’a pas excédé un certain seuil. Cette information peut vous être utile pour des questions juridiques ou techniques, pendant l’envoi d’un produit, ou lors d’un procédé de stérilisation.
Les capteurs de température à extension fluide
Les outils de mesure de température à extension fluide sont semblables aux thermomètres à usage domestique.
Les deux principales catégories sont de type mercure et de type liquide organique. Des modèles qui utilisent le gaz à la place du liquide sont également disponibles sur le marché.
Le mercure étant considéré comme dangereux pour l’environnement, l’expédition des appareils qui en contiennent est régie par des règlements. Les dispositifs à extension fluide ne demandent pas d’alimentation électrique, sont parfaitement stables même suite à un cycle répété et ne présentent pas de risque d’explosion. Ils ne génèrent pas non plus de données aisément transmises ou enregistrées, et ne peuvent pas effectuer des mesures de température de surface.
Les autres appareils de mesure de la température industrielle
Les capteurs RTD et à thermocouple ainsi que les appareils de mesure de température infrarouge et bimétallique sont autant de dispositifs permettant la mesure de la température industrielle.
Les capteurs RTD et à thermocouple
Avec les outils de température à résistance, la résistance électrique d’un matériel change lorsque la température elle-même change.
Les principaux capteurs de cette catégorie se déclinent en dispositifs métalliques, que l’on appelle couramment Resistance Temperature Detector ou RTD, et en thermistances.
Les RTD s’appuient sur les modifications de résistance dans du métal et l’augmentation de la résistance se fait de manière plus ou moins linéaire. Les thermistances, quant à elles, se basent sur un changement de résistance au sein d’un semi-conducteur en céramique. La résistance baisse avec l’élévation de la température.
Les capteurs de mesure de la température dits à thermocouple comprennent essentiellement deux bandes ou des fils en métal reliés à l’une des extrémités. Les variations de température qui apparaissent à cette jonction provoquent une modification dans la FEM (force électromotrice) entre les autres extrémités. En cas de montée de la température, la sortie FEM du thermocouple monte également.
Les appareils de mesure de température infrarouge et bimétallique
Les outils de mesure de température infrarouge sont des capteurs sans contact. La température est déduite en mesurant le rayonnement thermique émis par le matériau.
Les dispositifs de mesure de la température bimétallique, pour leur part, utilisent la différence dans le taux de dilatation thermique entre divers métaux. Des bandes de deux métaux sont liées, puis une fois chauffées, l’un des côtés se dilatera plus que l’autre. Le pliage qui en résulte est converti en lecture de la température par liaison mécanique à un pointeur.
Ces outils ne demandent pas d’alimentation et sont de manière générale moins précis que les RTD ou les thermocouples, et ne s’adaptent pas aisément à l’enregistrement de la température.