Les thermocouples haute température stables à base de platine

Les thermocouples haute température stables à base de platine

Les thermocouples utilisant le platine en combinaison avec des alliages platine rhodium , de l'or ou du palladium sont parmi ceux qui sont les plus reproductible. Ils résistent à l'oxydation dans l'air, comme ils ont une haute température de fusion, ils peuvent être utilisé à très haute température. Le thermocouple de ce type le plus utilisé est le thermocouple type S (Pt10Rh/Pt). Il fut considéré comme le plus précis, et a été probablement le plus étudié. De plus et vraisemblablement pour ces raisons, il a été pris comme instrument de référence dans les ITS-27, IPTS-48 et IPTS-68. Il n'est plus un instrument de référence de l'ITS-90, il a été remplacé par une sonde de résistance en platine (SPTR). Pour être qualifié comme instrument de référence entre 630,74°C et 1064,43°C le thermocouple type S (Pt10Rh/Pt) doit respecter des caractéristique de pureté et des coefficients de Seebeck définis.
Le thermocouple type R (Pt13Rh/Pt) a des propriétés très proche de celle du thermocouple type S, il contient 13% de ruthénium au lieu de 10% et a une sensibilité légèrement supérieure et dans certain cas une meilleur stabilité.
Dans de nombreux cas la justesse des thermocouples S et R au dessus de 500°C est de 0,2°C au maximum.
Pour de mesures précises on a montré que le couple Or/Platine a une stabilité nettement meilleur, de même l'homogénéité et la sensibilité sont meilleur (environ deux fois celle du type Ss). Il fait concurrence à la sonde résistive en platine en raison du la simplicité d'utilisation et du coût. Avec précaution , les températures comprises entre 0°C et 1000°C peuvent être mesurées avec une incertitude de 10 mK.
Pour des températures supérieures le thermocouple palladium/platine montre de même la possibilité d'obtenir une meilleur précision que les thermocouples S ou R, une justesse de 20mK à 1100°C et de 50mK à 1300°C a été prouvée. Les études de ces deux derniers couples sont en cours.
La limite supérieure d'utilisation des thermocouples S et R dans une atmosphère oxydante est de 1600°C pour des fils d'au moins 0,5 mm de diamètre.
Le couple de type B (Pt30Rh/Pt6Rh) ou les couples non standards (Pt20Rh/Pt5Rh) (Pt40Rh/Pt20Rh) se sont montré de meilleur alliages sous atmosphère oxydante au dessus de 1100°C . Ils se sont montés très stables et peuvent être utilisés en continu dans l'air à 1700°C. Un test par exemple a montré qu'après 200 heures à 1700°C dans l'air la force électromotrice du couple (Pt20Rh/Pt5Rh) a diminuée de l'équivalent de 5°C au point fixe du palladium à 1555°C. Après 500 heures à 1700°C dans l'air la force électromotrice du couple (Pt40Rh/Pt20Rh) a diminuée de l'équivalent de 4°C au point fixe du palladium à 1555°C.
Par rapport au couple thermoélectrique (Pt40Rh/Pt20Rh), le thermocouple de type B (Pt30Rh/Pt6Rh) a des caractéristiques thermoélectriques supérieures, une meilleur résistance à la traction, sa force électromotrice ne varie qu'entre -2,5 µV et 2,5 µV dans l'étendue de température située entre 0°C et 50°C, la compensation de soudure froide peut être négligé ou facilement compensée.
Comme le point de fusion des thermoéléments en alliage de platine et de rhodium augmente avec la proportion de rhodium, les thermocouples comprenant des alliages de platine et de rhodium ayant la plus grande quantité de rhodium sont relative plus stable à haute température. Le couple (Pt40Rh/Pt20Rh)peut être utilisé pour des mesures précises jusqu'à 1850°C et est meilleur en stabilité que le type B à 1700°C, bien que le pouvoir thermoélectrique entre 1700 et 1850°Csoit seulement de 4,5µV/K ou moins de la moitié de celui du type B.
Pour tout les thermocouples précédemment décrits les coefficients de Seebeck sur la base de l'IPTS-68 ont été déterminé par les institutions métrologiques nationales. Celles des couples type R,S et B ont été internationalement acceptées.

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