Un thermocouple est une jonction entre deux métaux différents qui produit une tension liée à une différence de température. Lorsque deux fils composés de métaux différents sont réunis aux deux extrémités et que l'une des extrémités est chauffée, il y a un courant continu qui circule dans le circuit thermoélectrique (effet thermoélectrique ou effet Seebeck).
Dans les thermocouples, la tension est développée en raison du flux de courant électrique. Ce flux de courant dépend de la différence de températures aux deux extrémités du fil conducteur. C'est-à-dire que les thermocouples mesurent toujours la différence de température et non la température absolue.
Pour mesurer la température d'une jonction, l'autre jonction est maintenue à une certaine température de référence. Comme cela est fait en utilisant un bain de glace, il est normalement appelé à la jonction froide.
L'utilisation d'un bain de glace pour une température constante est utile pour l'étalonnage en laboratoire, mais n'est pas pratique pour la plupart des applications de mesure et de contrôle. Au lieu d'un bain de glace, un effet de jonction froide est ajouté à l'aide d'un dispositif thermosensible tel qu'une thermistance ou une diode. Ceci est également appelé bloc isotherme. Un soin particulier est pris pour minimiser tout gradient de température entre les bornes. Par conséquent, la tension provenant d'une jonction froide connue peut être simulée et la correction appropriée est appliquée. Ceci est connu sous le nom de compensation de soudure froide.
La compensation logicielle est la technique la plus polyvalente utilisée pour mesurer les thermocouples. De nombreux thermocouples peuvent être connectés sur le même bloc. La technique est indépendante des types de thermocouples. Toutes les conversions sont effectuées par l'ordinateur. L'inconvénient est que l'ordinateur nécessite un temps supplémentaire pour calculer la température de jonction de référence. Pour une vitesse maximale, nous pouvons utiliser la compensation matérielle.
La compensation matérielle peut être considérée comme l'insertion d'une batterie qui annule la tension de décalage produite par la jonction de référence. Ces circuits disponibles dans le commerce fournissent une référence électronique de point de glace. Leur principal avantage est la rapidité tandis que l'inconvénient est qu'il est adapté pour ne compenser qu'un type particulier de thermocouple.
Les critères de sélection des matériaux de thermocouple:
1. Plage de température
2. Point de fusion
3. Réaction à diverses conditions atmosphériques
4. Sortie thermoélectrique en combinaison
5. Conductance électrique
6. Stabilité
7. Interchangeabilité
8. Répétabilité
9. précision
10. résolution
11. Coût
12. Disponibilité
13. Propriétés chimiques
14. Résistance à l'abrasion et aux vibrations
15. Exigences d'installation
16. Propriétés magnétiques
17. Facilité de manipulation et de fabrication
Taille de fil du thermocouple: La sélection de la taille de fil utilisée dans le capteur de thermocouple dépend de l'application. En général, lorsqu'une durée de vie plus longue est requise pour les températures plus élevées, les fils de plus grande taille doivent être choisis. Lorsque la sensibilité est la principale préoccupation, les plus petites tailles doivent être utilisées.
Longueur de la sonde thermocouple: Étant donné que l'effet de conduction de la chaleur de l'extrémité chaude du thermocouple doit être minimisé, la sonde thermocouple doit avoir une longueur suffisante. À moins qu'il y ait une immersion suffisante, les lectures seront faibles. Il est suggéré que le thermocouple soit immergé sur une distance minimale équivalente à quatre fois le diamètre extérieur d'un tube ou d'un puits de protection.
Emplacement du thermocouple: Les thermocouples doivent toujours être en mesure d'avoir une relation de température définie avec la charge de travail. Habituellement, le thermocouple doit être situé entre la charge de travail et la source de chaleur et être situé à environ 1/3 de la distance entre la charge de travail et la source de chaleur.
Types de thermocouples basés sur la combinaison de métaux:
Différents types sont les mieux adaptés à différentes applications. Ils sont généralement sélectionnés en fonction de la plage de température et de la sensibilité nécessaires. Les thermocouples à faible sensibilité (types B, R et S) ont des résolutions proportionnellement plus faibles.
Les puits thermométriques sont utilisés dans la mesure de température industrielle pour fournir une isolation entre un capteur de température (souvent un thermocouple) et l'environnement dont la température doit être mesurée.
Ce sont des raccords intrusifs et sont soumis à des forces fluides statiques et dynamiques. Ces forces gouvernent leur conception. La perte de tourbillon est la préoccupation dominante car elle est capable de forcer le puits thermométrique à entrer en résonance induite par l'écoulement et à une rupture de fatigue conséquente. Ce dernier est particulièrement important à des vitesses de fluide élevées.
Les puits thermométriques sont utilisés pour faciliter la réparation des dispositifs de détection de température sans interrompre le processus surveillé.
Les puits thermométriques sont disponibles en trois types principaux de conception de barillet ou de tige. Le canon, ou tige, est l'appareil de style conteneur, qui est inséré dans le flux de processus. Puisque les puits thermométriques sont insérés directement dans le flux de processus, l'objectif est de permettre la mesure tout en provoquant le moins de restriction possible du débit.
Lors de la sélection entre les types de puits thermométriques disponibles, les points pris en compte sont:
Longueur de la tige (longueur du forage à l'extrémité du puits) et diamètre de l'alésage du puits thermométrique.
La température et la viscosité du milieu dans lequel le puits thermométrique sera placé.
Extensions retardées par lesquelles le capteur devra passer.
