Thermomètre à résistance de platine

La norme CEI 60751 encadre la production et l'usage des thermomètres à résistance de platine industriels. Elle exclut les thermomètres dont les incertitudes sont supérieures à 0,1 °C. En se basant sur l'échelle internationale de température de 1990, elle impose que le coefficient de température α, défini comme suit :

${\displaystyle \alpha =(R_{100}-R_{0})/(R_{0}\times 100^{\circ }{\text{C}})}$

soit conventionnellement égal à α = 3,85055·10^-3 °C^-1, où R₁₀₀ est la résistance à t₉₀= 100 °C, R₀ est la résistance à t₉₀= 0 °C, et t₉₀ indiquant des températures mesurées selon l'échelle EIT-90.

Pour respecter cette norme, la conversion de la résistance en température doit être effectuée en employant le tableau de valeur de référence fourni dans les tables de l'EIT-90. Ces tables proposent également une formulation mathématique pour la conversion, plus simple d'emploi mais générant une très légère erreur :

entre -200 °C et 0 °C : ${\displaystyle R(t_{90})=R_{0}[1+At_{90}+Bt_{90}^{2}+C(t_{90}-100^{\circ }{\text{C}})t_{90}^{3}]}$

entre 0 °C et 850 °C : ${\displaystyle R(t_{90})=R_{0}[1+At_{90}+Bt_{90}^{2}]}$

Avec

• ${\displaystyle A=3,9083\;10^{-3}{^{\circ }{\text{C}}}^{-1}}$,
• ${\displaystyle B=-5,775\;10^{-7}{^{\circ }{\text{C}}}^{-2}}$,
• ${\displaystyle C=-4,183\;10^{-12}{^{\circ }{\text{C}}}^{-4}}$

Il est improbable de réussir à fabriquer une sonde dont les caractéristiques collent parfaitement avec ce qu'impose la norme CEI 60751. Il existe donc des tolérances normalisées pour les sondes vendues. La norme définit 5 classes de tolérance en fonction de l'erreur admissible :

• Classe B : erreur max = ± 0,30 °C + 0,0050 * | t₉₀ |
• Classe A : = ± 0,15 °C + 0,0020 * | t₉₀ |
• Classe 1/3B : = ± 0,10 °C + 0,0016 * | t₉₀ |
• Classe 1/5B : = ± 0,05 °C + 0,0010 * | t₉₀ |
• Classe 1/10B : = ± 0,03 °C + 0,0005 * | t₉₀ |

Pour des mesures plus précises, il est préférable d'étalonner chaque sonde de température indépendamment. En effet, des phénomènes d'écrouissage ou d'oxydation ne sont plus alors négligeables pour une bonne conversion de la température.

Cette sonde, dans sa configuration "longue tige", se présente comme une longue tige cylindrique creuse d'environ 50 cm gainée en quartz, et terminée par une calotte hémisphérique à son extrémité. Un élément sensible de 4 cm, conformé en double bobinage de platine très pur, constitue le capteur. Le thermomètre constitue une enceinte étanche, contenant une pression réduite d'oxygène, évitant ainsi de former de l'oxyde de platine susceptible de perturber la réponse de l'instrument. Un tel instrument permet, en montage 4 fils et relié à un pont de résistances de haute exactitude, de détecter des variations de températures de l'ordre de quelques dizaines de µK, en le mettant en œuvre dans des cellules points fixes de qualité métrologiques. On ne trouve actuellement que peu de fabricants de TRP 25 ohms : Tinsley, Rosemount, Hart Scientific et Chino en sont des exemples. La sensibilité d'une sonde Pt25 de haut niveau métrologique est typiquement de l'ordre de 0,4 Ω/°C.

Cependant, ce modèle de sonde TRP 25 ohms "longue tige" utilisé lors de mises en œuvre de points fixes (en particulier, au-dessus de 0 °C, consulter les textes de l'EIT-90 pour plus de précisions) se présente comme une tige en quartz (diamètre de 7 mm pour une longueur de 50 cm environ). Lors de sa mise en œuvre, la sonde de platine 25 ohms (Pt25) constitue cependant un véritable puits thermique et comme le capteur ne voit que sa propre température, il intègre également les pertes qu'il engendre.

Capteurs de température PT100 (3 modèles différents)

C'est le modèle le plus couramment employé dans l'industrie. La Pt100 a pour valeur 100 Ω à 0 °C.

Sa valeur élevée de résistance permet de limiter, pour une tension donnée, l'influence sur la température à mesurer de la dissipation thermique par effet Joule dans la résistance (auto-échauffement, voir ci-dessous). On peut ainsi travailler avec des courants de mesure nettement plus faibles.

• Thermomètre
• Thermocouple
• Thermistance

• Résistance de platine, Université du Maine
• Les RTD (Resistance Temperature Detector)