Compensation de température: la clé de la précision

Compensation de température: la clé de la précision

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Lors de la sélection du bon transducteur de pression, la connaissance des températures pouvant survenir est de la plus haute importance. Si la technologie de mesure utilisée n’est pas compensée correctement en température, de grandes erreurs de mesure, ainsi que d’autres risques risquent peuvent survenir.

C’est pourquoi les utilisateurs finaux doivent savoir à l’avance à quelles températures s’attendre dans leur propre application. Il y a deux valeurs à prendre en compte ici : la température du fluide et la température ambiante. Ces deux valeurs sont importantes. La valeur de température du fluide fait référence aux caractéristiques du fluide entrant par le raccord de pression du capteur. La température ambiante correspond à la valeur de l’air environnant le corps du capteur anisi que le connecteur électrique. Ces deux températures peuvent être très éloignées l’une de l’autre,  et avoir chacunes des conséquences différentes .

Pourquoi la température est-elle un facteur important ?

Les matériaux utilisés dans les transducteurs de pression piézorésistifs affichent une certaine dépendance à la température (en lire plus sur les caractéristiques thermiques des transmetteurs de pression piézorésistifs ici). Le comportement de mesure du transducteur de pression se déplace également avec la température. En conséquence, les décalages du point zéro liés à la température et les erreurs d’intervalle peuvent apparaître. Pour faire simple, si une pression de 10 bars est mesurée à 25 °C, puis une seconde fois à 100 °C, on obtiendra différentes valeurs en sortie du capteur. Il est donc primordial de vérifier, sur les fiches techniques, si la plage de température compensée du capteur est compatible avec les variations de température de votre application.

De plus, le bon fonctionnement de l’instrument de mesure dépend aussi de la température ambiante. Cela affecte principalement les composants tels que les connexions électriques et les câbles utilisés pour la transmission des valeurs mesurées. Très peu de matériaux standards peuvent résister à des températures avoisinant les 100 °C et encore moins au-delà. Les prises et les câbles eux-mêmes peuvent fondre ou même prendre feu. Outre la précision de mesure, la température a également une influence sur la sécurité opérationnelle.

Heureusement, les utilisateurs ne doivent pas s’accommoder de ces risques étant donné que les transducteurs de pression peuvent être optimisés pour différentes conditions de température – d’une part grâce à la compensation de température et, d’autre part, à l’aide d’éléments de refroidissement supplémentaires et notamment de matériaux thermorésistants.

Les erreurs de température peuvent être évitées

Les fabricants de capteurs de pression utilisent une compensation de température. Les produits  STS, par exemple, sont optimisés de série pour des températures de fonctionnement de 0 °C à 70 °C. Plus la température s’écarte de ces valeurs, plus l’imprécision de la mesure augmente. Un instrument de mesure optimisé pour une plage de 0 °C à 70 °C mais utilisé à des températures avoisinant les 100 °C n’atteindra plus ses valeurs de précision spécifiées. Dans ce cas, il faut employer un capteur qui est effectivement compensé pour des températures autour de 100 °C.

Il y a deux formes de compensation de température :

  • Compensation passive : les résistances asservies à la température sont activées dans le pont de Wheatstone
  • Compensation active (compensation polynomiale) : des pressions variées sont approchées à des températures croissantes au sein d’une armoire chauffante. Elles sont ensuite comparées aux valeurs d’un étalon. Les coefficients de température déterminés à partir de cela sont ensuite introduits dans le processeur du transmetteur de pression de sorte que les erreurs de température puissent être compensées « activement » dans la pratique.

La compensation de température active reste la méthode préférée, car elle conduit aux résultats les plus précis.

La compensation de température elle-même, d’autre part, a ses limites. Comme mentionné précédemment, la température n’affecte pas seulement la précision d’un transmetteur de pression. Les composants mécaniques de la cellule de mesure souffrent également à des températures supérieures à 150 °C. À ces températures, les contacts et les colles peuvent lâcher et le capteur peut subir des dommages. Si l’on prévoit des températures de fluide exceptionnellement élevées, il convient alors d’installer des éléments de refroidissement supplémentaires pour garantir la fonctionnalité du capteur.

Eléments de refroidissement à très haute température de fluide

Afin de protéger de températures très élevées le transmetteur de pression, il existe quatre variantes qui peuvent être utilisées en fonction de l’application et de la température impliquée.

Variante A : températures de fluide jusqu’à environ 150 °C

Dans cette variante, un élément à ailettes de refroidissement est intégré entre la cellule de mesure et l’amplificateur. Il s’agit ici de séparer l’électronique de l’application proprement dite de sorte que celle-ci reste intacte sous l’effet des températures élevées.

Variante B : températures supérieures à 150 °C

Si le fluide est très chaud, un élément de refroidissement est vissé à l’avant du raccord de pression (ailettes de refroidissement par exemple). Par conséquent, la cellule de pression entre désormais en contact avec un fluide refroidi. Ces ailettes de refroidissement fixées à l’avant n’ont aucun effet sur la précision du capteur. Si le fluide était extrêmement chaud, un siphon serait plutôt utilisé comme élément de refroidissement.

Variante C : températures extrêmement élevées (jusqu’à 250 °C)

Si la température du fluide est extrêmement élevée, un système d’isolation orienté vers l’avant intégrant une partie refroidissement peut être utilisé à présent. Toutefois, cette variante est assez grande et affecte négativement la précision.

Transducteur de pression avec isolant avant et partie refroidissement pour des températures de fluide jusqu’à 250 °C

Variante D : cas particulier d’une armoire chauffante ou d’une chambre climatique

Lorsque des mesures de pression sont nécessaires dans une armoire chauffante à des températures ambiantes allant jusqu’à 150 °C, l’électronique du transmetteur de pression ne peut pas être exposée à ces températures sans subir de dommages. Dans cet exemple, seule la cellule de mesure (avec canal de pression et boîtier en acier inoxydable) se trouve à l’intérieur de l’armoire, celle-ci étant raccordée à l’électronique distante à l’extérieur de l’armoire (également logée dans un boîtier en acier inoxydable) par un câble FEP haute température.

En résumé : la consultation est la règle d’or

La précision des capteurs de pression piézorésistifs est influencée par les conditions de température. Les températures agissant sur la cellule de pression peuvent être compensées passivement ou activement de sorte que le capteur de pression utilisé réponde aux exigences de précision sur la plage de température prévue. En outre, l’influence de la température ambiante sur les composants mécaniques de l’instrument de mesure doit également être prise en compte. Il est également possible de maîtriser le problème en utilisant des éléments de refroidissement montés à l’avant et des matériaux résistant à la chaleur. Les utilisateurs doivent donc toujours s’inspirer des conseils détaillés du fabricant et s’assurer que les transducteurs de pression disponibles peuvent être optimisés pour leurs propres applications spécifiques. 

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L’étalonnage des capteurs de pression

L’étalonnage des capteurs de pression

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Les facteurs mécaniques, chimiques ou thermiques des différentes applications, altèrent la précision des appareils de mesure au fil du temps. Ce processus de vieillissement est normal mais doit être pris en considération. L’étalonnage des appareils de mesure permet d’identifier et de résoudre ces altérations.

L’étalonnage des capteurs de pression est une étape importante pour diverses raisons. D’une part, il s’agit de respecter les normes établies (telles que ISO 9001 pour n’en citer qu’une). D’autre part, les processus d’étalonnage permettent aux fabricants de bénéficier d’avantages très spécifiques, tels que l’optimisation des processus et des coûts (par exemple, en optimisant les quantités de matières premières). Cela peut s’avérer très utile dans de nombreux secteurs. Une étude réalisée en 2008 par la société de recherche Nielsen démontre que les étalonnages défectueux engendrent en moyenne des coûts de 1,7 million de dollars par an pour les entreprises de production. Les étalonnages peuvent également être considérés comme un élément central de l’assurance qualité. Dans certains secteurs, tels que l’industrie chimique, les étalonnages sont aussi un facteur important pour la sécurité.

Définitions: Étalonnage, ajustement et vérification

Les termes étalonnage, ajustement et vérification sont souvent utilisés comme synonymes, mais ils définissent cependant des processus différents. Lors d’un étalonnage, les valeurs affichées par l’instrument de mesure à tester sont comparées aux valeurs d’un appareil de référence. Chaque appareil de mesure doit être identifiable à une norme nationale à l’aide de chaînes de mesures comparatives (« traçabilité »). Pour les normes primaires, c’est-à-dire celles qui se trouvent tout en haut de la hiérarchie d’étalonnage, des appareils de contrôle de poids mort sont généralement utilisés pour les capteurs de pression. Ces appareils de contrôle sont utilisés dans les instituts et les laboratoires d’étalonnage nationaux.

Lors d’un ajustement (également appelé alignement), une intervention a lieu dans l’appareil de mesure afin de minimiser les erreurs de mesure. L’objectif est de corriger les inexactitudes découlant du vieillissement. Ainsi, l’ajustement précède généralement l’étalonnage, et une intervention directe est alors effectuée sur l’appareil de mesure. Un nouvel étalonnage est également effectué après un ajustement, afin de vérifier et de documenter cette correction.

La vérification implique une forme spéciale d’étalonnage. Elle est employée à chaque fois que le dispositif à tester est soumis à des contrôles légaux, ce qui est toujours le cas lorsque la précision de la mesure est d’intérêt public. C’est également le cas lorsque les résultats mesurés ont une influence directe sur le prix d’un produit. Les débitmètres installés dans les stations-service en sont un exemple. En Allemagne, la validation incombe au Bureau national des poids et mesures et aux centres de test agréés par l’État.

Les exigences d’étalonnage des capteurs de pression

Avant l’étalonnage, il est nécessaire de déterminer la capacité réelle d’étalonnage de l’appareil de mesure. L’organisme d’étalonnage allemand (DKD) a publié la directive DKD-R 6-1 pour l’étalonnage des capteurs de pression. Lors de l’étalonnage des capteurs de pression mécaniques, le DKD prescrit un certain nombre d’essais, qui sont divisés en contrôles visuels (dommages, contamination et propreté, étiquetage) et en contrôles de fonctionnement (intégrité du système de conduite du dispositif étalonné, fonctionnalités électriques, fonctionnement des éléments de contrôle).

Dans le chapitre suivant de la directive DKD-R 6-1, le DKD indique les conditions environnementales d’étalonnage, qui stipulent que l’étalonnage doit être effectué à une température ambiante stable. Il est également recommandé que l’étalonnage soit effectué dans les conditions de fonctionnement réelles de l’instrument de mesure.

Les procédures d’étalonnage des capteurs de pression

Une fois que la capacité d’étalonnage est déterminée et que les conditions environnementales sont idéales, l’étalonnage peut alors commencer. Le capteur de pression doit être de préférence calibré dans son ensemble (chaîne de mesure), en prenant en compte la position de montage prescrite.

La directive DKD-R 6-1 du DKD décrit différents cycles d’étalonnage pour différentes classes de précision. À ce stade, nous nous limiterons au cycle d’étalonnage A pour la classe de précision <0,1. Ce cycle d’étalonnage est également le plus complet.

Séquences d’étalonnage selon la directive DKD-R 6-1

Lors de l’étalonnage d’appareils de la classe de précision A, le DKD impose trois charges de plages de mesure complètes avant que les séquences de mesure réelles ne puissent être effectuées. Dans chaque cas, la pression maximale doit être maintenue pendant 30 secondes avant d’être complètement relâchée.

Ensuite, neuf points de plage de mesure uniformément répartis doivent être atteints par une augmentation continue de la pression. Le point zéro est considéré comme le premier point de mesure. Les points de mesure cibles doivent être atteints « par le bas ». En conséquence, l’augmentation de pression doit être effectuée lentement. Si un point cible est dépassé, l’hystérésis qui en résulte conduit à une falsification des résultats. Dans ce cas, la pression doit être réduite de manière conséquente pour parvenir « par le bas » au point de mesure à atteindre. Une fois la valeur atteinte, la pression doit également être maintenue pendant au moins 30 secondes avant lecture.

Ce processus est ensuite répété pour tous les points de mesure restants. Le dernier point dispose cependant d’une particularité, puisque la pression doit être maintenue pendant deux minutes supplémentaires avant de pouvoir être lue et documentée.

Une fois terminé, la deuxième étape de la première séquence peut commencer. Celle-ci s’effectue en sens inverse, c’est-à-dire que les différents points de mesure sont atteints de haut en bas. La pression doit être réduite lentement de sorte que la valeur cible ne soit pas sous-estimée. Cette deuxième séquence de mesure se termine par une lecture au point zéro.

La deuxième séquence de mesure peut commencer une fois que le capteur est resté sans aucune pression pendant trois minutes. Un cycle de montée et de descente de pression est alors répété sur les différents points de mesure.

Séquence d’étalonnage A selon la directive DKD-R 6-1

L’étalonnage sur site des capteurs de pression

Dans la plupart des applications industrielles, il n’est pas nécessaire de faire appel à un laboratoire spécialisé pour l’étalonnage. Les étalonneurs de pression portables sont une bonne solution pour l’étalonnage sur site des capteurs de pression. Ces étalonneurs ne sont pas aussi précis que les appareils de contrôle de poids mort, mais ils suffisent amplement pour obtenir des résultats fiables. Avec ces appareils portatifs, les normes et les générations de pression sont combinés. Lors de l’étalonnage d’un capteur de pression, un étalonnage du point zéro est effectué avec les vannes ouvertes, une fois que les connexions de pression et les connexions électriques entre le capteur et l’instrument de test ont été établies. Les points de contrôle de pression individuels peuvent ensuite être vérifiés à l’aide de la pompe intégrée. Les signaux électriques résultants sont mesurés et stockés via des enregistreurs de données intégrés, et les données peuvent ensuite être consultées directement sur ordinateur.

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La fiabilité des capteurs de pression par temps froid

La fiabilité des capteurs de pression par temps froid

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Les températures d’exploitation ont une forte influence sur le fonctionnement et la précision des capteurs de pression. C’est pourquoi, le froid extrême représente un défi majeur pour la conception de capteurs.

Les mesures de pression piézorésistives sont effectuées à l’aide de semi-conducteurs (servant de jauges de contrainte) diffusés sur une membrane de silicium. Lorsque des pressions s’exercent sur la membrane, ces jauges de contrainte se déforment et produisent une modification de la résistance qui permet de déterminer les valeurs de pression. Cependant, ces résistances sont également sensibles à la température. La sensibilité des capteurs de pression diminue lorsque la température baisse, et ils ne sont plus aussi précis qu’à température ambiante.

En raison de cette propriété, les fabricants de capteurs de pression donnent toujours le comportement de leurs produits pour certaines conditions de température. Afin d’obtenir le comportement le plus linéaire possible, les capteurs de pression sont désormais compensés de manière électronique sur une large plage de températures (compensation de température). Cela implique que les erreurs de température sont calculées et compensées automatiquement. Les capteurs de pression piézorésistifs peuvent ainsi fournir des mesures précises sur une plage de températures relativement large. Les effets de la température ne peuvent toutefois pas être complètement éliminés. Pour cette raison, les fiches techniques des fabricants comportent généralement les valeurs de précision pour différentes plages de températures.

Froids extrêmes : Capteurs de pression sans joints toriques

Le froid n’affecte pas seulement les résistances des semi-conducteurs. Quatre autres facteurs doivent être pris en compte lors du choix d’un instrument de mesure pour des applications par temps froid, notamment les joints d’étanchéité. Les températures inférieures à -20° C fragilisent les matériaux d’étanchéité situés entre l’orifice de prise de pression et la membrane, et peuvent engendrer des fuites qui rendent les capteurs inutilisables. Les capteurs de pression à joint torique ne sont donc pas adaptés aux froids extrêmes. Dans ces climats, les capteurs de pression compacts représentent le meilleur choix, car le raccord de pression et la cellule de mesure sont soudés ensemble.

Gelées : Attention à la surpression

Le gel peut également affecter le fonctionnement des capteurs. Par exemple, dans les applications de forage de gaz naturel en régions arctiques, de l’eau peut être présente dans les conduites de gaz. Lorsque cette eau gèle, la pression agissant sur les capteurs de pression peut dépasser les plages de pression recommandées. Une pression trop élevée peut entrainer une destruction de la membrane. Si les capteurs sont employés en conditions de gel, il est important de prévoir un seuil de surpression adapté.

Lors des mesures de pression piézorésistives, la pression est appliquée indirectement sur la membrane de silicium via un fluide de transfert (généralement une huile siliconée). Lorsque la température baisse, la viscosité de cette huile augmente. Selon la nature de l’huile et la température réelle, le fluide de transfert peut se gélifier voire se durcir. Cette modification affecte également le fonctionnement du capteur de pression.

La résistance à la condensation doit également être prise en compte. Si de l’air humide est présent dans le boîtier du capteur de pression, de la condensation se formera à des températures d’exploitation froides, ce qui peut endommager les composants électroniques et détruire le capteur.

Résumé

Lorsque des capteurs de pression sont utilisés par temps froid, les utilisateurs doivent s’assurer que les composants individuels sont directement soudés (sans joint torique) et qu’ils sont capables de résister à la condensation. Il faut également déterminer si le capteur de pression sera exposé au gel, par exemple s’il est en contact avec de l’eau. Dans ce cas, il est important de sélectionner un capteur de pression qui dispose d’un seuil de surpression adapté. Comme pour toute autre application, le capteur de pression doit également être compensé en fonction de la plage de températures attendue.

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Détecteurs de niveau avec mise à la terre pour la protection contre les surtensions

Détecteurs de niveau avec mise à la terre pour la protection contre les surtensions

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Lors du contrôle des niveaux de remplissage, assurez-vous d’une mise à la terre correcte des capteurs de niveau pour éviter des dommages importants. Si cette mise à la terre est incorrecte ou absente, cela peut avoir trois conséquences graves.

  1. En raison d’une égalisation de potentiel insuffisante dans les milieux conducteurs comme l’eau, il existe un risque de corrosion. La corrosion est un phénomène progressif, qui peut être observé dans les applications à long terme. Les différences de tension entre le capteur et les fluides environnants entraînent une corrosion électrolytique. Le boîtier en métal se perfore progressivement, et le liquide pénètre dans le boîtier. Ceci se traduit par une détérioration des composants électroniques. Ce processus peut être aussi bien constaté en eau libre, que dans le contrôle de niveau de remplissage des réservoirs, car la différence de potentiel entre le capteur de niveau, le fluide et la paroi du réservoir peut causer une corrosion électrolytique.
  2. Les capteurs de niveau de remplissage sont connectés au système de contrôle par des câbles ou branchés à des systèmes télémétriques. Grâce à ces connexions, les tensions atmosphériques peuvent être transmises jusqu’au capteur, exerçant dans ce cas une surcharge au niveau de l’électronique.
  3. Si la foudre frappe près de la sonde de niveau, il s’en suivra une très grande différence de tension à court terme. La tension accrue dans l’eau empruntera alors le chemin le plus court jusqu’à la terre, via le capteur de niveau.

Mise à la terre et protection contre la foudre des capteurs de niveau

Pour protéger les capteurs de niveau de ces effets, il est recommandé de les équiper d’une protection antifoudre. À cette fin, une protection de surtension transitoire, qui réagira rapidement en cas d’augmentation de la différence de tension, est intégrée à la sonde de niveau. En cas de montée en tension soudaine, le parafoudre provoque un court-circuit au sein du circuit électrique pour canaliser cette surtension vers la terre. Cette protection opère normalement à l’état non conducteur, mais conduit les transitoires de tension afin de les diriger vers le sol sans causer aucun dégât. Cependant, veuillez noter qu’en cas de foudre touchant directement la sonde à immersion, une protection contre les surtensions ne suffit pas à éviter les dommages.

Une mise à la terre avec une résistance de moins de 100 ohms doit également être utilisée. Pour la surveillance de niveau de remplissage dans les citernes à liquide en métal ou même en plastique, il convient de veiller à ce que l’ensemble des composants métalliques isolés soit connecté à la terre. En eaux libres, de plus grands efforts sont en général nécessaires pour créer une faible résistance à la terre. Pour cette raison, une grille de mise à la terre est souvent installée dans le sol pour ces applications.

Il est généralement conseillé aux utilisateurs de discuter d’un concept de mise à la terre avec les divers fabricants pour leurs applications respectives.

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Mesure de pression: les raccords et les joints

Mesure de pression: les raccords et les joints

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Un raccord de pression (également appelé raccord de process) est l’élément par lequel le fluide est dirigé vers le capteur de pression. Comme pour les joints, il existe différentes variantes de raccords de pression. Comme toujours, les exigences de chaque application déterminent le choix des composants appropriés.

Pour répondre aux besoins des différentes industries et aux normes nationales des différents pays, de nombreux types de raccords de pression sont disponibles. La distinction fondamentale entre les différents raccords de pression se situe au niveau de la membrane : membrane interne ou membrane affleurante.

Les raccords de pression

Dans les raccords de pression équipés d’une membrane interne (illustration 1), le fluide de pression parvient à la membrane du capteur via un canal de pression. Ce type de raccord de pression, généralement plus économique, est souvent employé dans des applications qui utilisent des liquides ou des gaz. Les raccords de pression à membrane interne ne sont pas adaptés aux applications qui utilisent des fluides plus denses, car ils présentent des risques d’encrassement du canal qui peuvent avoir une influence sur les résultats mesurés. Ces raccords ne conviennent pas non plus pour des applications en milieu stérile.

Illustration 1: Raccord de pression à membrane interne

Dans les raccords de pression équipés d’une membrane affleurante (illustration 2), le canal de pression est scellé à l’avant par une membrane en acier inoxydable. La pression est ainsi transférée indirectement à la cellule du capteur via un fluide de transfert. Ce type de raccord de pression est recommandé dans les applications de nettoyage sans résidus (par exemple, pour les procédures de nettoyage en place NEP). Les raccords de pression à membrane affleurante sont également à privilégier pour les applications qui utilisent des fluides visqueux, denses ou abrasifs.

Illustration 2: Raccord de pression à membrane affleurante

Les filetages et les joints

Les raccords de pression disposent généralement d’un filetage qui permet de les fixer au point de mesure. La forme de ces filetages peut varier en fonction des pays. En Europe occidentale, le filetage cylindrique BSP (G) est le filetage le plus courant.

Les joints, utilisés entre le boitier et le filetage, sont aussi variés que les différents types de filetages. Là aussi, des solutions sectorielles et régionales doivent être envisagées. En substance, les matériaux sont généralement choisis en fonction du fluide de pression existant. Pour les applications stériles (par exemple, dans l’industrie alimentaire), des joints toriques en Viton sont utilisés car il s’agit d’un élastomère fluoré présentant une résistance thermique et chimique élevée. En conséquence, ce matériau peut également résister aux procédures de nettoyage en place (NEP) et de stérilisation en place (SEP).

Certaines applications peuvent également nécessiter l’absence totale de joints d’étanchéité. Certains types de filetages sont donc conçus pour offrir une étanchéisation sans joint d’étanchéité. Ces raccords d’étanchéité coniques, purement métalliques, obtiennent leur effet d’étanchéisation lorsque les surfaces d’étanchéité coniques des composants sont bloquées ensemble par un serrage de l’écrou fileté.

Dans les applications qui utilisent des fluides abrasifs ou qui sont exposées à des températures extrêmes (chaud ou froid), l’étanchéité ne peut pas être obtenue par l’utilisation de joints toriques. Par exemple, si un carburant tel que le diesel ou l’essence est utilisé comme fluide de pression, la cellule de mesure et le raccord de pression doivent être soudés ensemble. Dans le cas contraire, les élastomères utilisés pour les joints d’étanchéité deviendraient rapidement poreux au contact du fluide abrasif. Cependant, le soudage direct n’est pas recommandé dans toutes les situations. Là aussi, le type de fluide est déterminant. Étant donné que les soudures peuvent se corroder dans l’eau saumâtre et l’eau salée, un raccord équipé de joints toriques est recommandé dans ce type de situations.

Grâce à la conception modulaire des capteurs de pression de STS, les raccords de pression et les solutions d’étanchéité peuvent être conçus de manière flexible pour répondre à presque toutes les exigences.

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Les caractéristiques thermiques des capteurs de pression piézorésistifs

Les caractéristiques thermiques des capteurs de pression piézorésistifs

by | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Sensor Technology

Les capteurs de pression piézorésistifs ont une sensibilité exceptionnelle, ce qui permet de mesurer les pressions les plus faibles. Les matériaux utilisés dans ces capteurs présentent toutefois une dépendance relativement élevée à la température, qu’il convient ensuite de compenser.

Le comportement d’un capteur de pression piézorésistif change en fonction de la température. Bien que le décalage d’origine lié à la température soit évident et puisse être facilement reconnu et vérifié par l’opérateur, les modifications de la sensibilité et de la linéarité liées à la température sont moins apparentes et donc souvent négligées.

Causes du décalage d’origine

Les raisons du décalage d’origine sont la somme d’effets les plus variés :

  • Des valeurs de résistance différentes sur le pont de mesure de la puce en silicium.
  • Des coefficients de température différents sur les résistances individuelles du pont de mesure.
  • Une membrane de silicium non homogène, recouverte d’une couche d’oxyde de silicium (coefficients de dilatation variables).
  • Des tensions mécaniques lors du montage des cellules de mesure sur le support (puce, verre, port de connexion).
  • Une dilatation de l’huile entrainée par la rigidité des membranes en acier (c’est pourquoi le volume d’huile est réduit à quelques µL dans l’élément de dilatation).

En fonction de la construction du capteur de pression et de la plage de pression elle-même, ces effets individuels ont une importance relativement grande. Sur le plan pratique, l’important n’est pas la source du décalage d’origine, mais bien la manière de le compenser. Ce qui est souhaitable, c’est une réponse aussi linéaire que possible sur une plage de température aussi large que possible.

De meilleurs résultats avec une compensation polynomiale

La linéarité change également avec la température. Lorsque de tels effets de température doivent être pris en compte et compensés, il est généralement nécessaire d’utiliser une modélisation mathématique de la réponse du capteur. Ce modèle mathématique décrit avec précision toutes les caractéristiques de pression et de température d’un capteur. Cependant, pour pouvoir appliquer ce modèle mathématique, un ordinateur ou des méthodes de compensation numériques sont nécessaires.

Chez STS, nos capteurs OCS utilisent une compensation polynomiale. Grâce à cette compensation, les capteurs de pression piézorésistifs de l’enregistreur de données DL.OCS/N/RS485 (surveillance de la qualité de l’eau) atteignent une précision de 0,03 % PE, ainsi qu’une précision de 0,05 % PE sur une plage de température de -5 à 50 °C.

La plupart des capteurs de pression de STS sont optimisés en standard pour des températures de fonctionnement de 0 à 70 °C – une excellente plage de mesure pour obtenir des résultats précis dans la plupart des applications. Dans certains cas, cependant, il est avantageux que les capteurs soient livrés pré-optimisés aux conditions de température d’une application spécifique. STS est spécialisé dans le développement de capteurs de pression spécifiquement optimisés, dans les délais les plus brefs.

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