Qu’est-ce qu’un capteur de température de surface ?
Les capteurs de température de surface mesurent la température de surface de l’objet.
Il en existe deux types : un type avec contact, qui mesure par contact avec l’objet, et un type sans contact, qui mesure sans contact. Ces capteurs sont utilisés dans différents domaines.
Utilisations des capteurs de température de surface
Les utilisations des capteurs de température de surface diffèrent selon qu’il s’agit de capteurs avec ou sans contact.
1. Capteurs de température de surface à contact
Le capteur de température de surface à contact typique est un thermocouple, dans lequel celui-ci est mis en contact avec l’objet dont la température doit être mesurée. Il est principalement utilisé dans la recherche et les essais en tant que capteur intégré dans les équipements, les machines, les lignes de production, etc. La thermistance est un autre capteur de température de surface typique, de type contact. Ils sont souvent utilisés dans les appareils électriques tels que les réfrigérateurs et les climatiseurs et sont les capteurs de température de surface les plus produits en masse.
2. Capteurs de température de surface sans contact
Le capteur de température de surface sans contact typique est un capteur qui détecte la quantité de rayonnement infrarouge. Il est utilisé dans de nombreuses situations, par exemple pour mesurer la température corporelle, car il peut mesurer les températures sans avoir à entrer en contact avec l’objet.
Principe des capteurs de température de surface
Cette section explique les principes des capteurs de température de surface à contact utilisant des thermocouples et des thermistances, et des capteurs de température de surface sans contact utilisant des capteurs de détection à infrarouge.
1. Capteurs de température de surface utilisant des thermocouples
Les thermocouples sont des capteurs de température constitués de deux types de conducteurs métalliques, connectés aux deux extrémités pour former un circuit fermé. Ils utilisent le phénomène selon lequel, lorsque des températures différentes sont appliquées aux points de contact aux deux extrémités, une tension est générée entre les différents métaux. En d’autres termes, le principe des capteurs de température utilisant des thermocouples est de détecter la température en convertissant cette tension générée en température. Cette méthode est avantageuse car elle offre une bonne réponse, un faible coût et peut mesurer une large gamme de températures.
2. Capteurs de température de surface utilisant des thermistances
Les capteurs de température de surface utilisant des thermistances exploitent les caractéristiques de l’élément appelé thermistor pour effectuer des mesures. Les thermistances ont la propriété de modifier leur valeur de résistance en fonction de la température. La température est calculée en mesurant sa valeur de résistance et en la convertissant en température.
3. Capteurs de température de surface utilisant des capteurs de détection infrarouge
Dans les capteurs de température de surface utilisant des capteurs de détection infrarouge sans contact, le capteur détecte la quantité de rayonnement infrarouge émise par l’objet à mesurer et la convertit en température. Ils sont souvent utilisés pour mesurer des éléments tels que la température du corps humain et sont extrêmement pratiques car ils peuvent mesurer des températures sans contact.
Autres informations sur les capteurs de température de surface
1. Durée de vie du thermocouple du capteurs de température de surface
Les thermocouples, souvent utilisés dans les capteurs de température de surface à contact, ont une durée de vie, et s’ils continuent à être utilisés au delà, cela peut entraîner des relevés inexacts de la température de surface. La durée de vie des thermocouples varie en fonction de la température et de l’atmosphère dans lesquelles ils sont utilisés, et dépend également du type de métal utilisé.
À titre d’exemple, dans une atmosphère oxydante, en dessous de la température ambiante, les métaux précieux, sensibles à la corrosion et à la rouille, ont une durée de vie d’environ 2 000 heures, tandis que les métaux communs robustes ont une durée de vie d’environ 10 000 heures. S’ils sont utilisés à la limite supérieure de température du métal concerné, la durée est très courte, de l’ordre de 50 à 250 heures.
Il convient d’être particulièrement attentif lorsque des capteurs de température de surface utilisant des thermocouples sont utilisés comme capteurs de température de surface dans des appareils électriques et des produits industriels. Un exemple est l’utilisation de capteurs de température de surface avec thermocouples dans les fours et les étuves. Si le thermocouple se détériore et détecte par erreur une température basse, du gaz ou d’autres substances sont brûlés pour augmenter la température du four, ce qui entraîne des coûts inutiles.
De plus, les thermocouples sont moins précis dans les environnements où la température est élevée par erreur. Par conséquent, les thermocouples des capteurs de température de surface nécessitent un entretien et un remplacement réguliers.
2. Types de capteurs de température de surface sans contact
Il existe deux types de capteurs de température de surface sans contact :
- Les thermomètres corporels sans contact : ils mesurent par exemple la température corporelle d’une personne.
- Les thermomètres standards sans contact : ils mesurent les objets dont il est dangereux de s’approcher en raison des températures élevées ou les objets en mouvement, en rotation, etc.
Les capteurs de température de surface sans contact peuvent être déployés dans ces applications car ils mesurent la température par l’intensité du rayonnement infrarouge émis par l’objet mesuré. Ils sont utiles dans les applications industrielles car ils ont un temps de réponse très rapide et peuvent mesurer les températures instantanément.
Les thermomètres sans contact ayant une sensibilité relativement faible, la température du corps humain doit être mesurée à l’aide de ces derniers. Les thermomètres sans contact sont dotés d’une fonction de correction qui permet de compenser les erreurs dues aux différences du squelette humain et à l’humidité.
Les capteurs de température de surface sans contact présentent également une faiblesse : ils ne peuvent pas mesurer avec précision la température de matériaux tels que les métaux, qui n’émettent pas correctement les rayons infrarouges. Autre inconvénient, une mesure précise n’est pas possible dans les environnements de travail humides. En effet, dans un environnement humide, le rayonnement infrarouge émis par l’objet mesuré est absorbé par la vapeur d’eau, et la lentille du capteurs de température de surface sans contact ne peut recevoir le rayonnement infrarouge avec précision.
Dans ce cas, la température mesurée peut être inférieure à la température réelle. Le même phénomène peut se produire si la lentille est sale car la lumière est reçue par celle-ci. Toutefois, comme indiqué précédemment, une fonction de correction est prévue pour les thermomètres sans contact.