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Mesure de température
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Vous êtes intéressé par la mesure de la température mais vous n’êtes pas sûr des produits Gantner qui vous conviennent ? Nos ingénieurs vous aideront à adapter un système Q.series X DAQ à vos besoins spécifiques en matière de mesure de la température.
La température est le paramètre physique le plus couramment mesuré dans le monde, et Gantner Instruments est le fournisseur d’acquisition de données le plus stable et le plus précis pour les mesures de température. La température est généralement mesurée à l’aide de capteurs de température industriels tels que des sondes de température (thermocouples, sondes à résistance comme Pt100/Pt1000), des thermistances (NTC), des capteurs de température à infrarouge (IR) ou d’autres transducteurs spécifiques à l’application.
Les méthodes de mesure doivent être sélectionnées avec soin en fonction de plusieurs facteurs critiques : la plage de température requise, le temps de réponse, la précision et le coût, ainsi que les considérations environnementales telles que les potentiels de haute tension dans les tests de batteries ou les interférences électromagnétiques graves des moteurs électriques ou des systèmes à onduleur. Chacune de ces conditions peut avoir un impact significatif sur la stabilité et la précision des mesures, d’où l’importance d’une sélection appropriée des capteurs et de l’acquisition de données.
Mesurer la température avec précision dans les projets d’ingénierie peut s’avérer plus compliqué qu’il n’y paraît à première vue. De nombreux ingénieurs rencontrent des difficultés similaires lorsqu’ils intègrent des capteurs de température industriels dans des installations d’essai ou des systèmes industriels. Nous abordons ici quelques-uns des problèmes les plus courants – et la manière de les surmonter – dans la mesure pratique de la température. Nous soulignons également comment les outils et l’expertise de Gantner Instrumentspeuvent vous aider à obtenir des résultats fiables.
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Vous êtes intéressé par la mesure de la température mais vous n’êtes pas sûr des produits Gantner qui vous conviennent ? Nos ingénieurs vous aideront à adapter un système Q.series X DAQ à vos besoins spécifiques en matière de mesure de la température.
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Mesure de thermocouple de haute précision avec compensation de la soudure froide (CJC)
Optimisé pour les sondes de température de type K
Pour les fils TC fins ou les environnements bruyants
Module de mesure des sondes à résistance (Pt100/Pt1000) et des thermistances NTC
Spécialisé pour les mesures cryogéniques à faible courant
Module de mesure NTC pour des plages de résistance étendues
Module de mesure du thermocouple pour les environnements à haute tension et connecteurs personnalisés comme les bornes à ressort, Lemo Redel, Thermosensor
Module de mesure RTD et/ou NTC haute tension
Choisir le bon capteur pour vos besoins
“Dois-je utiliser un thermocouple, une sonde à résistance, une thermistance ou un capteur de température à infrarouge (IR) ? – C’est souvent la première question qui se pose.
Le choix des bons capteurs de température industrielle influe considérablement sur la précision et la fiabilité de vos mesures :
Choisir le bon capteur pour vos besoins
Thermocouples (TC)
Ils sont appréciés pour leur large plage de mesure (de -200 °C à ~1370 °C pour le type K) et leur robustesse. Compacts, abordables et adaptés aux conditions difficiles, la précision des TC est généralement comprise entre ±1 et ±2 °C et nécessite généralement un traitement soigneux de la compensation de la soudure froide. Idéal pour : Les scénarios à haute température tels que les moteurs, les fours, ou les applications nécessitant de nombreux capteurs rentables...
Détecteurs de température à résistance (RTDs - Pt100/Pt1000)
Connus pour leur précision exceptionnelle (les RTD de classe A offrent une précision de ±0,15 °C à 0 °C) et leur stabilité sur une plage modérée (-200 °C à 600 °C). Bien qu'ils soient plus chers et plus lents à réagir que les TC, les RTD offrent une excellente précision et des lectures cohérentes, idéales pour les environnements industriels. Idéal pour : Mesures industrielles précises à moyenne portée, telles que les chambres climatiques, les pipelines, les réacteurs ou les systèmes de contrôle du climat.
Thermistances (NTC)
Très sensible dans des plages de température étroites (typiquement -40 °C à 150 °C), offrant une haute résolution jusqu'à ±0,1 °C. Économiques et réactifs, mais non linéaires, ils nécessitent un étalonnage ou une linéarisation logicielle. Idéal pour : Applications à gamme étroite et haute résolution telles que la surveillance de la température de l'électronique, les batteries ou les appareils médicaux.
Capteurs de température à fibre optique
Indispensables pour les environnements à fortes interférences électromagnétiques (EMI) ou à haute tension. Ces capteurs offrent une isolation électrique et une immunité aux interférences électromagnétiques (EMI), ce qui les rend adaptés aux applications spécialisées à haute tension ou sensibles aux EMI. Idéal pour : Températures des enroulements de transformateurs et de moteurs, machines IRM et environnements à haute fréquence. (version initiale : contactez le service des ventes pour des solutions intégrées)
Quel est le résultat final ?
- Thermocouples: Plages de températures extrêmes, grande durabilité, rentabilité pour les grandes quantités.
- RTD: environnements industriels nécessitant des températures modérées et une grande précision.
- Thermistances: Mesures précises et localisées dans des plages de température étroites.
- Fibre optique: Environnements spécialisés, à haute tension ou sensibles aux interférences électromagnétiques (solutions intégrées – contactez le service des ventes).
Utilisez notre outil de recherche de produits pour sélectionner les modules de mesure adaptés à votre type de capteur, ou contactez nos experts pour obtenir des conseils personnalisés sur le choix de la sonde de température appropriée.
Obtenir des relevés précis et stables
Pour obtenir des mesures de température précises à l’aide de capteurs de température industriels, il faut relever plusieurs défis communs :
Étalonnage et tolérance
Solution : Les TC standard de type K (±2 °C) ou les RTD Pt100 de classe B (±0,3 °C à 0 °C) ont des tolérances définies. Choisissez des capteurs de qualité supérieure (classe A, 1/10 DIN) ou étalonnez les systèmes capteur-instrument sur des points connus pour améliorer la précision.
Stabilité et dérive
Les capteurs de température industriels dérivent en raison de la contamination, des contraintes mécaniques ou du vieillissement. Les capteurs de température exposés à des températures élevées se dégradent, ce qui entraîne un décalage des relevés au fil du temps.
Solution : L’étalonnage régulier des capteurs de température et leur utilisation dans les conditions recommandées peuvent contribuer à réduire la dérive.
Répétabilité et bruit
Les fluctuations causées par des interférences électriques ou un mauvais couplage du capteur entraînent des relevés instables.
Solution : Veillez à l’installation correcte de la sonde de température, à un bon contact thermique (par exemple, en utilisant de la pâte thermique ou une immersion adéquate) et utilisez des instruments dotés d’un filtrage numérique (par exemple, les filtres de rejet 50/60 Hz des modules DAQ de Gantner) pour stabiliser les mesures.
Compensation de la jonction froide (CJC)
Une compensation de soudure froide mal réalisée peut entraîner des erreurs significatives (>10 °C).
Solution : Utilisez toujours des instruments dotés d’une CJC intégrée et précise (par exemple, Gantner Instruments’ modules de thermocouple).
Précision de l’instrumentation
Les appareils de mesure eux-mêmes contribuent à l’incertitude globale. Même les capteurs de haute qualité ont des performances médiocres sur les enregistreurs de faible qualité.
Solution : Assurez-vous que les spécifications de votre instrument correspondent à vos exigences en matière de précision. Les instruments de haute précision tels que les modules de la série Q de Gantner minimisent cette erreur (résolution jusqu’à 0,01 °C, précision typiquement ±0,1 °C ou mieux).
La gestion efficace de ces facteurs - choix du capteur, étalonnage, installation correcte et instrumentation de qualité - est cruciale pour garantir des mesures de température précises et stables.
Gestion des jonctions de référence des thermocouples
Les thermocouples mesurent des différences de température et non des valeurs absolues, ce qui nécessite une compensation de soudure froide (CJC) précise. Ne pas tenir compte de la compensation de la soudure froide peut entraîner des erreurs importantes (dizaines de degrés).
Comprendre le problème
Un thermocouple mesure la différence de température et non la température absolue. Le compteur ou le module doit connaître la température de référence de la jonction (généralement la température de la borne) pour calculer la température réelle à l’extrémité de la sonde. Si vous négligez ce point, des erreurs de l’ordre de la variation ambiante (qui peut être de plusieurs dizaines de degrés) se glisseront dans le système.
Solutions
- Compensation de la jonction froide intégrée : Compensation de soudure froide intégrée : Utilisez des modules DAQ avec des capteurs de température intégrés (RTD ou thermistances) aux points de connexion. Ceux-ci corrigent automatiquement les lectures de tension de thermocouple pour les variations de la température ambiante. Assurez-vous que votre matériel est correctement configuré pour votre type de thermocouple et vérifiez la précision de la compensation de jonction froide interne. Les modules Gantner comprennent des circuits CJC dédiés et très précis.
- Référence externe: Les références externes, telles que les bains de glace ou les chambres stabilisées (maintenues à 0°C), sont très précises, mais ajoutent de la complexité. Elles sont généralement utilisées dans les laboratoires d’étalonnage. La compensation de soudure froide intégrée suffit généralement.
- Stabilité du terminal: Veillez à ce que la température soit uniforme au niveau des blocs de jonction afin d’éviter les variations ou les gradients (causés par des courants d’air ou des composants électroniques chauds) susceptibles d’entraîner des erreurs. Maintenez des conditions ambiantes stables ou des enceintes autour des terminaux.
- Connecteurs et fils corrects: Utilisez toujours des connecteurs et des fils de rallonge de qualité thermocouple pour éviter les jonctions involontaires qui pourraient affecter la précision. Les métaux dissemblables créent des jonctions involontaires qui peuvent affecter la précision. Les connecteurs TC standard (code couleur par type) permettent d’éviter ces problèmes.
Principaux enseignements
Une bonne gestion de la compensation de soudure froide est essentielle pour obtenir des mesures de thermocouple précises. La CJC intégrée (telle qu’elle est fournie par les modules DAQ de Gantner) simplifie la configuration et garantit la fiabilité – lorsqu’elle est correctement configurée, les lectures de thermocouple restent stables et précises.
Conseil spécial : Carte de compensation de soudure froide externe (CJC30)
Pour les installations impliquant un grand nombre de canaux ou de longs câbles de thermocouple, Gantner Instruments propose la carte externe CJC30, qui prend en charge jusqu’à 30 canaux TC.
Équipée d’un capteur Pt1000 intégré pour une mesure précise de la température de la jonction froide, la carte CJC30 sert de jonction de référence isotherme, ce qui réduit considérablement la complexité des câbles.
Configurations de câblage des RTD - 2 fils, 3 fils, 4 fils
Lorsque vous connectez des sondes à résistance ou des thermistances, vous avez le choix entre des connexions à 2, 3 ou 4 fils. Il s’agit là d’une source de confusion fréquente, mais tout dépend de la résistance du fil conducteur :
2 fils: La méthode la plus simple n’utilise que deux fils, mais la mesure inclut la résistance du capteur et du câble, ce qui peut introduire des erreurs significatives – par exemple, 10 m de fil fin (~1 Ω) ajoute une erreur d’environ 2,6 °C pour une Pt100. Cette méthode ne convient que pour les courtes distances ou les exigences de précision moindres ; les fils plus épais réduisent cette erreur.
3 fils: Le plus souvent utilisé dans les applications industrielles, un troisième fil compense la résistance du fil en la mesurant et en la soustrayant, en supposant que les longueurs et les calibres des fils sont égaux. Cela réduit considérablement l’erreur, qui passe d’environ 2,6 °C à moins de 0,2 °C, ce qui en fait le compromis standard entre la complexité et la précision.
4 fils (Kelvin): Fournit la plus grande précision en utilisant des paires séparées pour l’alimentation en courant et la détection de la tension, éliminant entièrement les effets de la résistance du câble. Recommandé pour les mesures de précision, l’étalonnage ou les très longs câbles. L’inconvénient est la complexité et le coût supplémentaire du câblage. Adaptez les capteurs et l’instrumentation pour en tirer le meilleur parti.
Les thermocouples sont intrinsèquement bifilaires et ne sont pas confrontés à ces choix de configuration car la résistance du fil a un impact minimal en raison de l’impédance d’entrée élevée ; les principales préoccupations sont le bruit et l’intégrité de la jonction.
Meilleure pratique :
Optez toujours pour une configuration à 3 fils pour les RTD afin d’améliorer de manière significative la précision des mesures. Veillez à ce que le câblage soit conforme au manuel de votre module DAQ et utilisez des câbles à code couleur approprié pour maintenir des résistances équilibrées.
Saviez-vous?
Si vous avez besoin de modules permettant des mesures complètes de la température à l’aide de capteurs RTD, NTC et TC, ainsi que d’autres paramètres de mesure tels que la tension, la déformation et les vibrations, choisissez Gantner Instruments, qui propose des modules d’E/S multifonctions hautes performances pour une flexibilité de test et une intégration des données accrues.
A107 : 4 canaux d’entrée analogique
– Tension : ±10 V, ±1 V, ±100 mV
– Courant : Jusqu’à ±25 mA
– Résistance : 400 Ω à 4 kΩ
– RTDs : Pt100, Pt1000
– Jauges de contrainte : ±2,5 mV/V, ±50 mV/V, ±500 mV/V
– Potentiomètres : 1 kΩ à 10 kΩ
– Taux d’échantillonnage : Jusqu’à 20 kS/s par canal
A101 : 2 canaux d’entrée analogique
• Voltage: ±100 mV to ±10 V, 0–60 V • Current: 4–20 mA loops• Resistance: Up to 10 kΩ• RTDs: Pt100, Pt1000• Thermocouples: Types B, E, J, K, L, N, R, S, T, U• Strain Gages: Full, half, and quarter-bridge configurations• IEPE/ICP Sensors: For vibration and acoustic measurements• Sampling Rate: Up to 100 kS/s per channel Gantner Instruments a pour mission d’aider ses clients à opérer une transition en douceur vers un avenir durable. Nous sommes heureux de travailler avec vous pour trouver la solution d’acquisition de données idéale pour vos besoins !
Traiter le bruit et les interférences électriques
“Mes relevés de température fluctuent chaque fois que le moteur tourne” – une frustration fréquente lors de la mesure de signaux de faible niveau tels que les thermocouples. Voici comment garantir des relevés précis et stables en minimisant le bruit électrique et les interférences :
- Utilisez des câbles blindés à paires torsadées: Les paires torsadées réduisent considérablement les interférences électromagnétiques (EMI) en annulant les effets du champ magnétique. Le blindage bloque en outre les bruits extérieurs. Mettez toujours le blindage à la terre à une seule extrémité afin d’éviter les boucles de masse. Les câbles des capteurs TC et RTD sont généralement pré-torsadés ; assurez-vous qu’il s’agit d’une pratique standard.
- Séparez les câbles des capteurs et les câbles d’alimentation: Pour éviter les interférences, séparez physiquement les fils des capteurs de bas niveau des lignes d’alimentation, des fils du moteur et des câbles PWM. Si le croisement est inévitable, faites-le à angle droit. Considérez les conduits métalliques ou les chemins de câbles comme des écrans physiques.
- Activer le filtrage DAQ: Activez les filtres intégrés à votre matériel de mesure. Les filtres passe-bas ou coupe-bande réduisent efficacement la gigue et éliminent les interférences de fréquence secteur (50/60 Hz). Les modules Gantner offrent un filtrage numérique sélectionnable pour éliminer les bruits électriques typiques, ce qui permet d’obtenir des lectures stables et claires. Pour les processus à variation lente, le logiciel de calcul de la moyenne permet de lisser davantage les mesures.
- Vérifiez votre stratégie de mise à la terre: Les boucles de terre provoquent des erreurs subtiles mais significatives. Utilisez des entrées différentielles isolées (comme celles fournies par les modules DAQ de Gantner) pour empêcher les courants de terre d’interférer avec vos signaux. Si les problèmes de mise à la terre persistent, envisagez d’utiliser des thermocouples non mis à la terre ou de ne mettre à la terre qu’une seule extrémité de votre système côté DAQ.
- Les bonnes pratiques en matière de thermocouple: Les signaux de thermocouple sont extrêmement faibles (de l’ordre du microvolt), d’où l’importance de connexions propres et sûres. Des connexions lâches ou sales peuvent convertir le bruit RF en décalages mesurables. De nombreux modules DAQ comprennent des filtres RC intégrés ; si vous utilisez des appareils DAQ d’usage général, envisagez d’ajouter de petits filtres RC externes (par exemple, un condensateur de 0,1 µF sur les entrées) pour supprimer les pointes de haute fréquence.
- Identifiez et atténuez les sources spécifiques d’interférences électromagnétiques: Les sources d’interférence les plus courantes sont les entraînements à fréquence variable, les équipements de soudage et les émetteurs radio. Identifiez ces sources en testant les performances du capteur avec l’équipement en marche et à l’arrêt. Si les interférences électromagnétiques persistent, un blindage supplémentaire, un nouveau routage ou des filtres peuvent s’avérer nécessaires.
- Envisagez une architecture DAQ distribuée: Si le bruit persiste malgré ces mesures, envisagez de raccourcir les câbles des capteurs en numérisant les signaux près de leur source. Les modules DAQ distribués de Gantner permettent une numérisation directe au niveau du capteur, ce qui réduit considérablement la sensibilité au bruit et garantit une transmission robuste des signaux via les systèmes de bus de terrain.
- Diagnostiquez à l’aide d’une analyse de fréquence: Si les problèmes persistent, effectuez une analyse FFT pour identifier les fréquences d’interférence spécifiques. De nombreux systèmes Gantner s’intègrent parfaitement à des logiciels d’analyse, ce qui permet une identification précise et des ajustements de filtrage ciblés.
Le respect de ces bonnes pratiques garantit des mesures de température fiables et stables, sans les interférences qui compromettent souvent la précision.
Mesurer la température des systèmes à haute tension en toute sécurité
La mesure précise de la température à l’aide de capteurs de température industriels dans des environnements à haute tension nécessite.. :
Utiliser des modules de mesure isolés
Choisissez des modules DAQ avec une isolation galvanique élevée (jusqu’à 1500 VDC).
Veillez à ce que les capteurs soient correctement isolés et acheminés
Utilisez des capteurs spécifiquement conçus pour votre tension.
Évitez les capteurs mis à la terre sur les points HT
Choisissez des capteurs non mis à la terre pour éviter les boucles de terre.
Vérifier la capacité de la gamme de modes communs élevés
Assurez-vous que votre système DAQ gère les mesures de haute tension.
Priorité à la sécurité avec des solutions d’experts
Suivre les solutions d’experts et les protocoles de sécurité.Respectez toujours les protocoles de sécurité appropriés, y compris les procédures de verrouillage et d'étiquetage, lors de l'installation et de l'utilisation de capteurs dans des installations à haute tension.
Pourquoi Gantner pour la mesure de la température ?
Avec plus de 40 ans d’expérience éprouvée, Gantner Instruments fournit des solutions de mesure de la température précises, stables et fiables, auxquelles font confiance les principales organisations du monde entier. Notre matériel polyvalent d’acquisition de données (DAQ) est spécialement conçu pour les scénarios de mesure de température difficiles, depuis les mesures de précision des thermocouples et des RTD jusqu’aux solutions spécialisées pour les environnements à haute tension et cryogéniques.
Que vous utilisiez des thermocouples, des RTD, des thermistances ou des fibres optiques, Gantner Instruments offre précision, stabilité et robustesse. Nos modules DAQ garantissent une acquisition de données précise, des analyses en temps réel et une fiabilité à long terme :
- Logiciel intuitif compatible avec toutes les plateformes OS
- Archivage puissant et compression intelligente des données
- Stabilité à long terme exceptionnelle et faible niveau de bruit
- Assistance complète et gratuite à l'application par des ingénieurs expérimentés
Gantner Instruments vous permet d’obtenir des résultats de mesure de température précis, de relever des défis techniques et de dépasser vos exigences en matière de test et de surveillance :
- A104 : Mesure de thermocouple de haute précision
- A104 TCK – Connecteurs miniatures standard de mesure de thermocouple optimisés pour les sondes de température de type K.
- A104+ – Mesure améliorée des thermocouples avec protection CEM Pour les fils TC fins ou les environnements bruyants
- A105 : Module de mesure polyvalent pour RTD (Pt100/Pt1000) et NTC
- A105 CR : Module spécialisé à faible courant pour les mesures cryogéniques
- A105 10k : Module de mesure NTC dédié pour des plages de résistance étendues
- A124 : Module de mesure du thermocouple pour les environnements à haute tension
- A121 : Module de mesure RTD et NTC haute tension
Applications typiques :
Mobilité (essais de batteries de véhicules électriques), aérospatiale (essais de moteurs et de structures), systèmes énergétiques (piles à combustible, énergies renouvelables) et génie civil (surveillance des infrastructures).
Découvrez comment Gantner Instruments peut adapter une solution de mesure de température robuste et flexible à vos besoins spécifiques.
Témoignages
« Nous avons été impressionnés par l'excellente stabilité en température, inférieure à 0,05 K à une température alternée de 90 K. Conditions : Rante : -25°C à +65°C pendant 40 h ; déviation de la mesure : 0.044 K »
FPT Fiat Powertrain Technologies – Moteurs pour poids lourds
« Pour nos futures installations de test, nous avons besoin de capteurs Pt100 avec une résolution de température de 0,02 K. Nous savons que seul le site Gantner Instruments peut fournir cette résolution de manière fiable. »
Mahle Behr – Climatisation automobile
« Pendant de nombreuses années, nous avons fait fonctionner un A105 CR à 1500 canaux, utilisé pour des températures allant de 5 K à 300 K, avec seulement 50 nW de puissance d'excitation, sans aucun défaut. »
Institut Max-Planck de physique des plasmas – Recherche sur la fusion nucléaire
« Vos modules sont extrêmement bons, meilleurs que ceux que nous avions auparavant. Et nous pouvons facilement les intégrer à EtherCAT. »
Groupe Schäffler
« Nous avons trouvé une solution flexible et modulaire qui répond à nos besoins. »
Safran Turbomeca – Turbomoteurs
Ce que disent nos clients
Nous avons trouvé une solution flexible et modulaire qui répond à nos besoins.
Vos modules sont extrêmement bons, meilleurs que ceux que nous avions auparavant. Et nous pouvons facilement les intégrer à EtherCAT.
Pendant de nombreuses années, nous avons fait fonctionner un A105 CR à 1500 canaux, utilisé pour des températures allant de 5 K à 300 K, avec seulement 50 nW de puissance d'excitation, sans aucun défaut.
Pour nos futures installations de test, nous avons besoin de capteurs Pt100 avec une résolution de température de 0,02 K. Nous savons que seul le site Gantner Instruments peut fournir cette résolution de manière fiable.
Nous avons été impressionnés par l'excellente stabilité de la température, inférieure à 0,05 K à une température alternée de 90 K. Conditions : Gamme : -25°C à +65°C pendant 40 h ; déviation de la mesure : 0.044 K
Exemples d'Applications
La technologie DAQ de pointe de Gantner est reconnue mondialement pour ses applications dans les secteurs de la mobilité, de l’aérospatiale, du génie civil et de l’énergie. Choisissez parmi les exemples industriels suivants pour découvrir le DAQ le plus polyvalent du marché.
AE
Mesure de la température dans les composants des moteurs électriques hybrides
Pour notre client, un leader allemand bien connu du marché de l'ingénierie et de la technologie, nous avons fourni la solution d'application d'essai pour les mesures de température des composants et des nouveaux matériaux des entraînements électriques hybrides.
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Découvrez nos produits de mesure de la température
Notre outil de recherche de produits en ligne peut vous guider vers les modules appropriés en fonction du type de capteur et des performances requises. Parcourez notre gamme complète de modules de mesure de la température, optimisés pour des applications diverses et exigeantes :