Les thermocouples sont des capteurs de température fabriqués à partir de deux alliages métalliques. Lorsque les deux métaux sont réunis pour former une jonction, une tension est générée lorsqu'il existe des différences de température entre eux. C'est ce qu'on appelle l'effet Seebeck.
L'effet Seebeck
Le médecin allemand devenu physicien Thomas Johann Seebeck a découvert l'effet Seebeck. Il a pris deux métaux différents, l'un à une température plus élevée que l'autre, et a fait un circuit en série en les réunissant dans une jonction. Il a découvert qu'il était capable de générer une tension. Plus la différence de température entre eux est grande, plus la tension générée est élevée, et il a constaté que les résultats étaient indépendants de la forme du métal.
Importance
Les thermocouples sont précieux en science et en ingénierie, en raison de caractéristiques telles que leur temps de réaction rapide et leur petite taille. Ils ont la capacité de mesurer avec précision des températures extrêmes, avec des plages de 270 à 2 500 degrés Celsius, et des erreurs de 0,5 à 2 degrés Celsius.
L'inconvénient des thermocouples est que les signaux produits peuvent être non linéaires et doivent donc être calibrés avec soin.
Construction
Deux alliages métalliques sont réunis pour former une jonction. Une partie de la jonction est placée sur une source dont la température est à mesurer, tandis que l'autre extrémité est maintenue à une référence constante via une source de température. La source de température est généralement un capteur de température à semi-conducteurs, bien que les plus anciens utilisent un bain d'eau glacée.
Un facteur de sensibilité à la température est le type de combinaisons métalliques utilisées. Une combinaison nickel-nickel a une plage de température de -50 à 1 410 degrés Celsius, tandis qu'un rhénium-rhénium peut mesurer de 0 à 2 315 degrés Celsius. Le chromel-alumel, le cuivre-constantan et le fer-constantan sont les plus courants.
Les types
Il existe plusieurs types différents. Ils sont classés en fonction de la température maximale qu'ils peuvent mesurer, de l'endroit où ils peuvent fonctionner et de leur robustesse. Les plus courants sont J, K, T et E. Par exemple, les thermocouples de type J peuvent être utilisés sans revêtement appelé gaine, bien que celui-ci soit recommandé afin de prolonger leur durée de vie. Les thermocouples de type J peuvent fonctionner dans des environnements où il n'y a pas assez d'oxygène libre et peuvent mesurer jusqu'à 760 degrés Celsius.
Les usages
Les thermocouples sont le type de capteurs de température le plus répandu. Ils sont utilisés comme thermomètres hospitaliers et dans les tests de diagnostic des moteurs de véhicules. Certains appareils à gaz tels que les chaudières, les chauffe-eau et les fours les utilisent comme dispositifs de sécurité; si la veilleuse est éteinte, le thermocouple arrête le fonctionnement de la vanne gaz. Ils sont également utilisés comme aide à la pasteurisation du lait et comme thermomètres alimentaires. Dans l'industrie, ils sont précieux comme sondes et capteurs.
