Thermomètre à résistance de platine
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Le thermomètre à résistance de platine est un dispositif permettant de mesurer la température. Il est basé sur le fait que la résistance électrique du platine varie selon la température : Le thermomètre à résistance de platine fut développé en 1888.
Sommaire |
[modifier] Fonction de transfert
Si R0 est la résistance d'une pièce de platine à 0 °C, alors à la température θ (en degrés Celsius), un modèle linéaire de la résistance de cette pièce donne :
- Rθ = R0 · (1 + αθ)
- avec α = 3.85·10-3 K-1
Il existe également des modèles plus précis, comme ce modèle d'ordre 3 :
Rθ = R0(1 + αθ + βθ2 + γ(θ − 100)θ3)
Avec
,
,
pour θ < 0°C, et 0 si θ > 0°C.
[modifier] Modèles courants
Le type le plus courant, appelé Pt100, a une résistance de 100 ohms à 0°C et 138,4 ohms à 100°C. Pour des caractérisations métrologiques, la Pt100 ne suffit plus. La sonde à résistance de platine définie par l'EIT-90 est la plus élaborée et permet des mesures de température de très haute exactitude (voir"supplementary informations for the realization of the ITS-90", édité par le BIPM, Pavillon de Sèvre en 1990). L'utilisation de cette sonde s'accompagne de polynômes d'interpolation correspondants chacun d'établir la relation entre la résistance du platine suivant la gamme de températures explorées. Cette sonde a une résistance de 25ohms àau point triple de l'eau et une résistance de l'ordre de 45ohms au point fixe de l'Indium (156,6359°C). Cette sonde se présente comme une longue tige cylindrique creuse d'environ 50cm gainée en quartz, et terminée par une calotte hémisphérique à son extrémité. Un élément sensible de 4cm, qui est un double bobinage de platine très pur constitue le capteur. Le thermomètre constitue une enceinte étanche, contenant une pression partielle d'oxygène, permettant ainsi de former de l'oxyde de platine qui perturberait la réponse de l'instrument. Cette pression partielle d'oxygène doit-être ajustée très finement pour éviter de déclencher l'oxydation. Un tel instrument permet, en montage 4 fils et relié à un pont de résistances de type Guidline ou ASL F900 de détecter des variations de températures de l'ordre de 0,1mK et de réduire les incertitudes, en le mettant en oeuvre dans des cellules points fixes de qualité métrologiques à un ordre de grandeur infime soit environ de queques dizaines de µK. On trouve deux fabricants de SPRT 25ohms, Tinsley et Rosemount. A noter que la sensibilité d'une sonde Pt25 de type tinsley est typiquement de l'ordre de 0,1K/°C
[modifier] Confusion possible
Il ne faut pas confondre ce dispositif avec le thermocouple platine/platine rhodié, qui est un autre dispositif de mesure de température en platine, mais utilisant un autre phénomène physique.
[modifier] Technologie
En injectant un courant constant et continu, il suffit alors de mesurer la tension, qui, étant proportionnel à la résistance donne une image de la température mesuré.
Il existe 3 technologies :
- La technologie 2 fils est la plus simple. En revanche elle a l'inconvénient de prendre en compte la valeur ohmique des fils allant du régulateur jusqu'à la Pt100.
- La technologie 3 fils permet de limiter l'effet de la prise en compte de la résistance des fils allant à la sonde puisque, sur le coté où il y a 2 fils, en injectant le courant dans l'un des fils et en mesurant sur le deuxième, on connait la chute de tension engendrée par le fil, du fait de la circulation du courant, et il suffit de le doubler, pour prendre en compte le 3° fil.
- La technologie 4 fils est la plus précise puisqu'avec ce moyen, on mesure directement la tension aux bornes de la Pt, en utilisant 2 fils dans lesquels il ne circule aucun courant, donc pas de chute de tension dans ces dernières.
