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Interpréter correctement les valeurs de précision des capteurs de pression

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Dans notre quête d’un transmetteur de pression performant, divers facteurs vont jouer un rôle. Tandis que certaines applications exigent une plage de pression particulièrement large ou une stabilité thermique étendue, pour d’autres, c’est la précision brute qui est un facteur décisif. Le terme de « précision », cependant, n’est défini par aucune norme. Nous vous présentons un aperçu des diverses valeurs utilisées.

Bien que le terme de « précision » ne soit pas une norme définie, elle peut néanmoins être vérifiée à partir de valeurs pertinentes, étant donné que celles-ci sont définies sur l’ensemble des normes existantes. Cependant, la façon dont ces valeurs sont spécifiées dans les fiches techniques des divers fabricants varie d’un fabricant à un autre. Pour les utilisateurs, cela complique la comparaison entre les différents outils disponibles. On en revient donc à la façon dont la précision est présentée dans les fiches techniques, et à la manière de l’interpréter correctement. Une erreur de 0,5 %, en effet, peut être tout aussi précise qu’une erreur de 0,1 % : cela dépend de la méthode adoptée pour déterminer cette précision.

Valeurs de précision des transmetteurs de pression: Vue d’ensemble

La valeur de précision la plus largement appliquée est celle de la non-linéarité. Celle-ci représente le plus grand écart possible entre les mesures réelles du capteur et la droite théorique de référence. Pour déterminer cette dernière, trois méthodes sont possibles : Ajustement de la pleine échelle, régression linéaire optimale et meilleur ajustement par l’origine. Toutes ces méthodes conduisent à des résultats différents.

La méthode la plus facile à comprendre est l’ajustement du signal pleine échelle. Dans ce cas, la ligne de référence passe par le point initial et par le point final de la courbe caractéristique. La régression linéaire optimale, quant à elle, est la méthode qui donne les valeurs d’erreur les plus faibles. Dans ce cas-là, la courbe caractéristique du capteur est positionnée de sorte que les écarts positifs et négatifs maximaux, avec la droite de référence, soient égaux.

La méthode du meilleur ajustement par l’origine fournit quant à elle des résultats compris entre les deux autres méthodes. Pour connaître la méthode utilisée par les fabricants, il est généralement nécessaire de leur poser directement la question, étant donné que cette information n’est souvent pas indiquée dans les fiches techniques. Chez STS, c’est la courbe caractéristique utilisant le meilleur ajustement par l’origine qui est généralement adoptée.

Comparaison des trois méthodes:

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L’erreur de mesure est la valeur la plus simple pour faire comprendre aux utilisateurs la précision d’un capteur, car elle peut être lue directement à partir de la courbe caractéristique, et elle contient également les facteurs d’erreur pertinents à température ambiante (non-linéarité, hystérésis, non-reproductabilité, etc.) L’erreur de mesure décrit l’écart le plus important entre la courbe caractéristique réelle et la ligne droite idéale. Puisque l’erreur de mesure renvoie une valeur plus grande que la non-linéarité, elle n’est souvent pas spécifiée par les fabricants dans les fiches techniques.

Une autre valeur de précision également appliquée est la précision type. Puisque les dispositifs de mesure individuels sont différents les uns des autres, les fabricants annoncent une valeur maximale qui ne sera pas dépassée. La « précision type » sous-tendue ne va par conséquent pas être atteinte par tous les dispositifs. On peut cependant supposer que la répartition de ces dispositifs correspond à un sigma de la répartition gaussienne (c’est-à-dire environ deux tiers). Cela implique également qu’un lot de capteurs donné est plus précis qu’annoncé et qu’un autre lot est moins précis (bien qu’une valeur maximale particulière ne sera pas dépassée).

Aussi paradoxal que cela puisse paraître, les valeurs de précision peuvent dans les faits varier en précision. Concrètement, cela veut dire qu’un capteur de pression avec une erreur maximale de 0,5 % en non-linéarité maximale selon l’ajustement au point final est exactement aussi précis qu’un capteur avec une erreur de 1 % en non-linéarité type selon la régression linéaire optimale.

Erreur de température

Les valeurs de précision de non-linéarité, de précision type et d’erreur de mesure renvoient au comportement du capteur de pression à une température de référence, qui est normalement de 25 °C. Bien sûr, il existe des applications caractérisées par des températures très basses ou très élevées. Parce que les conditions thermiques influent sur la précision du capteur, l’erreur de température doit également être incluse. Vous trouverez plus d’informations sur les caractéristiques thermiques des capteurs de pression piézorésistifs ici.

Précision dans le temps: Stabilité à long terme

Les valeurs de précision données dans les fiches techniques des produits fournissent des informations sur le capteur étalonné en fin de chaine de fabrication. Mais à compter de ce moment, sa précision peut changer. Cela est tout à fait normal. Les altérations constatées au cours de la durée de vie du capteur sont généralement spécifiées dans ce que l’on appelle la stabilité à long terme. Mais ici encore, les données se rapportent à des conditions en laboratoire ou des conditions de référence. Cela signifie que même avec les tests les plus poussés dans des conditions de laboratoire, la stabilité à long terme annoncée ne peut pas être quantifiée précisément pour les conditions de fonctionnement réelles. Un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte : Les conditions thermiques, les vibrations ou les pressions réelles qui seront subies par le capteur vont influencer la précision au cours de la durée de vie du produit.

C’est pourquoi nous conseillons de tester les capteurs de pression une fois par an pour vérifier qu’ils correspondent toujours bien aux spécifications. Il est essentiel de vérifier les variations en termes de précision de la chaine de mesure. Pour cela, il est normalement suffisant de vérifier le point zéro en état dépressurisé pour repérer les éventuels changements et de vérifier que l’écart n’est pas plus grand que ce qui est spécifié par le constructeur.

La précision d’un capteur de pression peut être influencée par divers facteurs. Il est donc fortement conseillé de consulter les fabricants par avance sur les points suivants. Sous quelles conditions le transmetteur de pression doit-il être utilisé ? Quelles sources d’erreur possibles peuvent dégrader la mesure ? Comment l’instrument peut-il être intégré de façon optimale à l’application souhaitée ? Comment la précision spécifiée dans la fiche technique a-t-elle été calculée ? De cette façon, vous pouvez vous assurer du fait d’utiliser le transmetteur de pression qui correspond au mieux à vos besoins en termes de précision.

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Courbe caractéristique, hystérésis, erreur de mesure: la terminologie des technologies de mesure de la pression

by STS | Tuesday, 30 June, 2020 | Pressure Measurement

Les premières sources de données auxquelles se réfèrent les utilisateurs de technologies de mesure de la pression sont souvent les fiches techniques fournies par les fabricants. Ce qui va être tout particulièrement intéressant pour eux, ce sont généralement les données relatives à la précision. Dans ce contexte, un grand nombre de termes différents apparaissent, dont la compréhension est primordiale pour pouvoir juger correctement des performances d’un instrument de mesure donné.

Sur la question de la précision, on peut dire avant tout que le terme même de précision n’est pas défini de façon standardisée. Ce n’est toutefois pas le cas pour la terminologie associée aux spécifications de précision : courbe caractéristique, hystérésis, non-linéarité, non-répétabilité et erreur de mesure. Nous allons expliquer brièvement ces différents termes dans ce qui suit.

Courbe caractéristique

La courbe caractéristique indique la dépendance entre le signal de sortie (valeur mesurée) et le signal d’entrée (pression). Dans un scénario idéal, la courbe caractéristique serait une ligne droite.

Non-linéarité

Le plus grand écart (positif ou négatif) qui existe entre la courbe caractéristique et une droite de référence est décrit sous le nom de non-linéarité. La droite de référence peut elle-même être déterminée selon trois méthodes différentes: Ajustement du point final, régression linéaire optimale et meilleur ajustement par l’origine. Chacune de ces méthodes donne des résultats différents, l’ajustement du point final étant la méthode la plus communément employée en Europe. Avec cette méthode, la droite de référence passe par le point initial et le point final de la courbe caractéristique.

Erreur de mesure

L’erreur de mesure ou erreur de mesurage décrit l’écart entre la valeur affichée et la valeur « correcte ». Cette valeur « correcte » est la valeur idéale, qui dans la pratique ne peut être obtenue qu’avec un appareil de mesure extrêmement précis dans les conditions de référence, comme c’est le cas pour le standard principal utilisé lors de l’étalonnage. L’erreur de mesure est exprimée soit sous forme d’erreur absolue, soit sous forme d’erreur relative. L’erreur absolue est donnée avec la même unité que celle de la valeur mesurée, tandis que l’erreur relative se rapporte à la valeur correcte et n’a pas d’unité.

Erreur de point zéro et erreur d’étendue

Dans la production de capteurs, il y a des écarts avec le dispositif de référence (standard). Les erreurs de mesure au début de la plage de mesure et à la fin de la plage de mesure sont appelées erreur de point zéro et erreur d’étendue. L’erreur d’étendue se rapporte à la différence entre les deux valeurs. L’erreur de point zéro est la différence entre le point zéro idéal de la droite caractéristique ciblée et la valeur de sortie effective de la courbe caractéristique réelle.

L’erreur de point zéro peut être lue facilement par l’utilisateur dans des conditions non pressurisées. Afin de l’éliminer, l’utilisateur doit alors la saisir comme valeur de décalage dans l’unité d’évaluation. L’élimination de l’erreur d’étendue est un peu plus difficile, puisque la pression mesurée à la fin de la plage de pression doit être obtenue le plus précisément possible.

Hystérésis

La valeur mesurée affichée dépend non seulement de la variable d’entrée (ici, la pression), mais également des valeurs mesurées précédemment à partir de la variable d’entrée.

Si la courbe caractéristique de l’appareil de mesure est enregistrée avec une pression qui augmente de façon continue, puis qu’on la compare à la courbe caractéristique obtenue avec une pression qui décroît de façon continue, on peut remarquer que les signaux de sortie, alors que les pressions sont identiques, ne sont pas tout à fait identiques quant à eux. L’écart maximal entre ces deux courbes caractéristiques est nommé « hystérésis », et on l’exprime sous forme de pourcentage de l’échelle complète (% FS).

Non-répétabilité

Même lorsque les mesures sont effectuées dans des conditions identiques, les transmetteurs de pression électroniques sont soumis à des influences stochastiques, ce qui fait que le signal de sortie n’est pas identique pour les mêmes valeurs de pression lorsque l’on répète la mesure. L’écart le plus important sur trois mesures successives prises avec la même direction d’approche est alors exprimé sous forme de « non-répétabilité ». Un appareil de mesure de pression fiable est reconnu par les utilisateurs à cela qu’il présente la non-répétabilité la plus faible possible.

De la même façon que pour l’hystérésis, il n’est pas possible de compenser la non-répétabilité.

Erreur de température

Les changements de température affectent directement les caractéristiques d’un capteur de pression. La résistance électrique des semi-conducteurs, comme ceux utilisés dans les transmetteurs de pression piézo-résistifs, décroît lorsque la température augmente, par exemple. Les fabricants optimisent donc leurs produits au moyen de l’équilibrage de la caractéristique thermique. Les erreurs liées à la température sont soit compensées directement au niveau du capteur, soit compensées électroniquement. Certains appareils ont également un capteur de température qui compense directement ces erreurs liées à la température. Quoi qu’il en soit, de telles erreurs ne peuvent être que minimisées ; il n’est pas possible de les éliminer complètement. L’erreur de température résiduelle est indiquée par certains fabricants sous forme d’un coefficient de température.

Pression de surcharge – Surpression

Dans la plage de surcharge, les limites d’erreur spécifiées sont dépassées. Le transmetteur de pression n’est néanmoins pas endommagé.

Pression de rupture

La pression de rupture indique à quelle pression le transducteur de pression est déformé de telle manière qu’il s’en trouve mécaniquement endommagé.

Stabilité à long terme

Des influences externes affectent l’instrument de mesure. Pour cette raison, la courbe caractéristique ne reste pas constante année après année. La stabilité à long terme (également nommée « dérive à long terme ») est déterminée par les fabricants en conditions de laboratoire et elle est donnée dans les fiches techniques sous forme d’un pourcentage de l’échelle totale par année.

Les conditions de fonctionnement effectives de l’appareil peuvent néanmoins s’écarter sensiblement des conditions de test. Les procédures de test peuvent également varier énormément d’un fabricant à un autre, ce qui rend la comparaison entre les données d’autant plus ardue. En général, il est conseillé d’étalonner le transducteur de pression à intervalles réguliers et, au besoin, de l’ajuster.

Précision: non-conformité d’une courbe

Comme nous l’avons indiqué dès le début, le terme «précision» n’est pas fixé de façon définitive. Un autre terme est parfois utilisé pour faire référence à la précision: celui de «non-conformité d’une courbe». Ce terme décrit l’erreur totale maximale selon la norme IEC 770 et comprend l’écart de linéarité et l’hystérésis, ainsi que la non-répétabilité. Il s’agit par conséquent de l’écart avec la droite caractéristique idéale à la valeur finale de la plage de mesure. Il est exprimé sous la forme d’un pourcentage.

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Compensation de température: la clé de la précision

by STS | 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.

Druckmessumformer mit vorgesetztem Druckmittler mit Kühlstrecke bis 250°C Medientemperatur

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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La position peut influencer la précision des transmetteurs de pression

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

La précision d’une mesure de pression peut être influencée par la position du transmetteur de pression. Une attention particulière doit être accordée, majoritairement, aux plages de basse pression.

Concernant les influences de la position d’un capteur, des imprécisions peuvent survenir si la position du transmetteur de pression diffère de celle utilisée lors du processus d’étalonnage chez le fabricant. Chez STS, la norme veut que les transmetteurs de pression soient calibrés en position verticale vers le bas (voir l’image ci-dessus). Si les utilisateurs positionnent ces capteurs de pression étalonnés dans la position opposée, c’est-à-dire en se dirigeant verticalement vers le haut, alors des imprécisions peuvent se produire pendant la mesure de pression.

La raison en est simple. Dans cette dernière position, le poids du transmetteur de pression influencera sa précision. La membrane, le corps de remplissage et le fluide de transmission agissent sur la puce du capteur en raison de la force gravitationnelle terrestre. Ce comportement est commun à tous les capteurs de pression piézorésistifs, mais il n’a d’importance que dans la plage des basses pressions.

Installation des transmetteurs de pression: Attention aux plages de pression faibles

Plus la pression à mesurer est basse, plus l’erreur de mesure sera élevée. Avec un capteur de 100 mbar, l’erreur de mesure est de un pour cent. Plus la plage de mesure est élevée, plus l’effet devient faible. A partir d’une pression de 1 bar, cette erreur devient pratiquement négligeable.

Cette imprécision de mesure peut être facilement détectée par les utilisateurs, en particulier lorsqu’un capteur de pression relative est utilisé. Si les utilisateurs travaillent dans la plage de basse pression et qu’il n’est pas possible de monter l’instrument de mesure dans la position dans laquelle il a été étalonné en usine, il doit alors être recalibré dans sa position réelle. Alternativement, les utilisateurs peuvent également compenser l’erreur de mesure eux-mêmes numériquement sur l’unité de contrôle.

Cet effort supplémentaire peut, bien sûr, être facilement évité si la position du capteur est connue lors de la commande. Bien que les transmetteurs de pression STS soient calibrés en standard verticalement vers le bas, il est facile d’effectuer l’étalonnage dans une position différente.

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Erreur générale ou précision?

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

Le thème de la précision est souvent la principale considération pour les utilisateurs finaux lors de l’achat d’un transmetteur de pression. Cela implique une terminologie variée relative à la précision, que nous avons précédemment expliquée ici. Toutefois, la précision n’est qu’un aspect partiel d’un autre concept, l’erreur générale, qui apparaît également dans les fiches techniques des transmetteurs de pression. Nous allons développer dans ce qui suit la manière de comprendre cette désignation dans les fiches techniques et le rôle qu’elle doit jouer dans la sélection du capteur de pression approprié.

On peut d’abord affirmer que la précision ne fournit pas d’informations sur l’erreur générale. Cela dépend de divers facteurs, notamment les conditions dans lesquelles le capteur de pression est effectivement utilisé. On peut voir dans la Figure 1 les trois aspects qui composent l’erreur générale : erreurs ajustables, précision et effets thermiques.

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Figure 1 : Origines de l’erreur générale

Errore regolabile

Comme on peut le voir dans l’illustration ci-dessus, l’aspect partiel de l’erreur ajustable consiste en des erreurs de point zéro et d’intervalle. La désignation « erreur ajustable » résulte du fait que les erreurs du point zéro et d’intervalle peuvent être facilement identifiées et ajustées. Il s’agit donc d’erreurs dont ne doivent pas s’accommoder les utilisateurs et toutes deux ont certes déjà été corrigées en usine sur les capteurs de pression STS.

La stabilité à long terme, également connue sous le nom d’erreur à long terme ou de décalage à long terme, est à l’origine d’erreurs du point zéro et d’intervalle pendant le fonctionnement. Cela signifie que ces deux erreurs ajustables peuvent réapparaître ou même « empirer » après une utilisation prolongée du capteur. Un étalonnage et un ajustement ultérieur permettent donc de corriger à nouveau ce décalage à long terme. En lire plus sur l’étalonnage et l’ajustement ici.

Précision

L’aspect partiel de la précision apparaît également dans les fiches techniques sous le terme « écart caractéristique de la courbe ». Ce manque de clarté conceptuelle revient à dire que le terme « précision » lui-même n’est soumis à aucune norme définie par la loi.

Le terme englobe les erreurs de non-linéarité, d’hystérèse (pression) et de non-répétabilité (voir la Figure 2). La non-répétabilité décrit les écarts observés lorsqu’une pression est appliquée plusieurs fois de manière consécutive. L’hystérèse se réfère au fait que les signaux de sortie peuvent différer exactement à la même pression selon que l’approche est « ascendante » ou « descendante ». Cependant, ces deux facteurs sont très mineurs dans les transducteurs de pression piézorésistifs.

La plus grande influence sur la précision, et donc aussi sur l’erreur générale, se résume à la non-linéarité. Il s’agit du plus grand écart positif ou négatif que présente la courbe caractéristique par rapport à une ligne de référence lorsque la pression augmente et diminue. En lire plus sur la terminologie ici.

Figure 2 : La plus grande différence dans la courbe caractéristique lorsque la pression à mesurer est approchée plusieurs fois est appelée non-linéarité.

Effets thermiques

Les fluctuations de température ont une influence sur les valeurs mesurées d’un capteur de pression. Il existe également un effet connu sous le nom d’hystérèse de température. En général, l’hystérèse décrit l’écart d’un système lorsque le même point de mesure est approché de directions opposées. Dans le cas de l’hystérèse de température, cette hystérèse décrit la différence (l’erreur) de signal de sortie à une certaine température lorsque cette température spécifique est approchée à partir d’une température inférieure ou supérieure. Chez STS, cela se situe généralement à 25 °C.

Figure 3: Les principaux effets liés à la température sur les capteurs de pression.

Erreur générale ou précision?

La question importante soulevée par ces différents aspects consiste à savoir à quoi les utilisateurs doivent accorder le plus d’attention lors de la sélection des capteurs. Cela varie au cas par cas. Étant donné que l’aspect des erreurs ajustables a déjà été corrigé en usine, cela ne joue qu’un rôle subordonné. Dans cet exemple, le capteur doit en général être recalibré et ajusté après un an d’utilisation.

Lors de l’achat d’un nouveau capteur, le double aspect de la précision et des effets thermiques devient désormais décisif. La question clé dans ce contexte est: «Est-ce que je fais mes mesures de pression dans des conditions contrôlées ?» Cela signifie que lorsque les utilisateurs effectuent leurs mesures près de la température de référence pendant l’étalonnage (généralement 25 °C), les effets thermiques peuvent essentiellement être ignorés. Cependant, la désignation de l’erreur totale devient importante lorsque la mesure de la pression est effectuée sur une large plage de températures.

Enfin, nous étudierons une fiche technique relative au transmetteur de pression piézorésistif ATM.1st de STS (Figure 4):

Figure 4: Extrait d’une fiche technique (ATM.1st)

Les spécifications techniques de l’ATM.1st affichent à la fois la précision et l’erreur totale, où les valeurs de précision sont détaillées pour leurs plages de pression respectives. Les valeurs données découlent de la non-linéarité, de l’hystérèse et de la non-répétabilité à température ambiante. Les utilisateurs souhaitant effectuer des mesures dans des conditions de température contrôlées (température ambiante) peuvent donc s’orienter vers ces valeurs de précision spécifiées.

L’erreur générale représentée dans la fiche technique, d’autre part, inclut les effets thermiques. En outre, l’erreur totale s’accompagne des entrées «typ.» et «max.». La première décrit l’erreur générale typique. Les capteurs de pression ne sont pas tous absolument identiques et leur précision peut varier légèrement. La précision des capteurs correspond à la distribution de Gauss normale. Cela signifie que 90 % des valeurs mesurées sur toute la plage de pression et de température d’un capteur correspondent à la valeur désignée par une erreur générale typique. Les valeurs mesurées restantes se voient ensuite attribuer une erreur générale maximale.

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Interpréter correctement les valeurs de précision des capteurs de pression

Courbe caractéristique, hystérésis, erreur de mesure: la terminologie des technologies de mesure de la pression

Compensation de température: la clé de la précision

La position peut influencer la précision des transmetteurs de pression

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