capteurs de température

capteurs à résistance métallique

Fig. évolution de la résistance relative en fonction de la température pour les matériaux exploité

En réalité depuis les années soixante l'impérialisme américain a quasiment imposé la résistance de platine, ce n'est pourtant pas le matériau le plus intéressant. En effet aux basses températures (moins de 200°C) le nickel présente une bien meilleure tenue mécanique ce qui permet la réalisation de résistances nues (c'est à dire non enrobées) donc de temps de réponse infiniment plus court. En outre son coefficient de température est presque le double de celui du platine, gage d'une plus grande sensibilité. Le nickel, matériau français grâce à la Nouvelle Calédonie, a d'ailleurs été le matériau privilégié dans toute l'Europe avant la seconde guerre mondiale et jusque vers 1960. Un second matériau serait plus performant que le platine jusqu'à des températures dépassant les 800°C, il s'agit tout simplement de l'or qui a un comportement réellement linéaire de 4K à sa température de fusion (1063°C), mais jusqu'en 1973 l'or était tabou aux USA et donc inemployable technologiquement d'où le choix du platine (produit aux USA à la différence du nickel).

Mais la purification du platine est très délicate et son comportement n'est pas linéaire puisque sa résistivité varie selon une loi comportant non seulement un terme du premier ordre, mais un terme du second et du troisième ordre de signes opposés.

La conséquence en est que la résistivité du platine ne varie pas exactement linéairemant avec la température et même qu'elle oscille au delà de 600°C ce qui interdit son emploi dans cette plage de température (puisque pour la même valeur de résistance on peut avoir trois températures différentes ainsi que le montre la figure ci-dessous).

On notera d'ailleurs qu'il existe 3 sortes de standard de résistances de platine dont les caractéristiques sont légèrement différentes. Si tous ont une résistance de 100,00 à 25°C, les standards dits industriels ont les moins bonnes performances en terme de précision et linéarité.

les divers standards (source Measurement Instrumentation & sensors handbook) I immersion, S surface, A air

Deux types de présentation sont utilisés,

• soit sous forme de fil bobiné enrobé dans une ampoule de verre, ce qui confère une isolation électrique de l'élément sensible ainsi qu'une protection contre l'oxydation, mais accroît sensiblement le temps de réponse (ainsi une résistance de Pt enrobée de verre met 20 s pour passer de 20 à 80°C lorsqu'on la plonge dans de l'eau agitée à 80°C, et si on l'amène de l'air ambiant dans l'air d'une étuve à 80°C il lui faudra 5 mn pour atteindre son équilibre)

• soit sous forme de résistance imprimée laminée sur un support (souple) isolant. Dans ce dernier cas la dissipation thermique est plus élevée et ce type de capteur peut être fixé sur une surface.
  
  
• enfin mentionnons la possibilité de réaliser le film en technologie couche mince ce qui est très intéressant pour les mesures superficielles (si la couche est déposée directement sur la surface à tester) et chaque fois que l'on souhaite une réponse rapide (dans ce cas la couche est déposée sur un substrat céramique).
  
  

  

thermistances

R_T = a exp(b/T)

Fig. exemple de thermistance disque et de thermistance perle

Fig. exemple de caractéristiques de thermistances