Thermomètres à résistance de platine

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.

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^{[réf. nécessaire]} :

R_θ = R₀ · (1 + αθ)

avec α = 3.85·10^-3 °C^-1

Il existe également des modèles plus précis, comme ce modèle d'ordre 3^{[réf. nécessaire]} :

R_θ = R₀(1 + αθ + βθ² + γ(θ − 100)θ³)

Avec

• ,
• ,
• pour θ < 0°C, et 0 si θ > 0°C.

Modèles courants

Le type le plus courant, appelé Pt100, a une résistance de 100 ohms à 0°C^{[réf. nécessaire]} et 138,5 ohms à 100°C^{[réf. nécessaire]}. 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 ^[1]. 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 25 ohms au point triple de l'eau et une résistance de l'ordre de 45 ohms au point fixe de l'Indium (156,6359 °C).

Cette sonde 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, qui est un double bobinage de platine très pur constitue le capteur. Le thermomètre constitue une enceinte étanche, contenant une pression partielle d'oxygène, évitant 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 0,1 mK et de réduire les incertitudes, en le mettant en œuvre dans des cellules points fixes de qualité métrologiques à un ordre de grandeur infime soit environ de quelques dizaines de µK. On trouve deux fabricants de SPRT 25 ohms, Tinsley et Rosemount. La sensibilité d'une sonde Pt25 de type Tinsley est typiquement de l'ordre de 0,1 K/°C.

Cependant, ce modèle de sonde SPRT 25 ohms 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 7mm pour une longueur de 50cm environ) et agit donc comme une gigantesque ailette, d'ailleurs aucune publication n'estime les pertes thermiques que cet instrument engendre lors de son insertion dans un point fixe de température. Il faut donc être très prudent à l'annonce d'estimations touchant à l'ordre de grandeur de quelques dizaines de µK, quelques dixièmes de mK semblent largement appropriés et suffisants. Lors de sa mise en œuvre, la sonde Pt 25 constitue un véritable puits thermique et comme le capteur ne voit que sa propre température, il intègre également les pertes qu'il engendre. Mais la Pt 25 reliée par un montage en 4 fils à un pont Guidline ou ASL F900 conserve un degré d'exactitude largement supérieur aux sondes 100 ohms, décrites ci-dessus, en ce qui concerne les caractérisations métrologiques.

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.

Technologie

En injectant un courant constant et continu, il suffit alors de mesurer la tension, qui, étant proportionnelle à la résistance donne une image de la température mesurée.

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 connaît 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.

Références

Voir aussi

Articles connexes

• Thermomètre
• Thermocouple
• Thermistance

Liens externes

• Résistance de platine, Université du Maine
• Thermomètre à résistance de platine R Pt100, Académie de Créteil