La cryogénie est la branche de la physique qui traite de la production et des effets des très basses températures. Les capteurs de température cryogéniques ont été développés sur la base de diverses propriétés dépendantes de la température. Les capteurs courants disponibles dans le commerce comprennent les résistances, les condensateurs, les thermocouples et les dispositifs à jonction semi-conductrice tels que les diodes ou les transistors.
Les capteurs de référence primaires sont très sensibles aux chocs thermiques et mécaniques et ne conviennent donc pas aux mesures de température ordinaires en laboratoire ou dans l'industrie. D'autres techniques de mesure de la température, telles que la thermométrie à gaz, à pression de vapeur, acoustique, à bruit et à susceptibilité magnétique, nécessitent des efforts beaucoup plus importants pour être mises en œuvre ou imposent des contraintes importantes à la conception des systèmes.
Temperature Sensor Selection Criteria
Plage de température
Il est essentiel de connaître la plage de température de l'application. Des plages de température extrêmes, trop basses ou trop élevées, peuvent endommager la plupart des capteurs. La sensibilité des capteurs dépend également de la température et peut limiter leur plage d'utilisation. Différents capteurs doivent être envisagés pour différentes applications de température. Un capteur destiné à mesurer la température de l'hélium liquide, avec une très haute sensibilité et une bonne résolution, ne sera pas nécessairement le même que celui utilisé pour mesurer la température ambiante. L'instrumentation à laquelle le capteur est connecté est très importante. Les plages et les résolutions des instruments peuvent être limitées en fonction de la plage de température.
Sensibilité du capteur
La sensibilité d'un capteur de température mesure l'amplitude de la variation du signal du capteur lorsque la température change. Différents capteurs ont des sensibilités différentes à différentes températures. Les capteurs en platine ont une bonne sensibilité à des températures élevées, mais celle-ci chute en dessous de 30 Kelvin. La sensibilité des capteurs à diode en silicium est meilleure entre environ 1,4 et 475 Kelvin.
Conditions environnementales
Des facteurs environnementaux tels que le vide poussé, les champs magnétiques, les produits chimiques corrosifs ou même les rayonnements peuvent limiter l'efficacité de certains capteurs. Les expériences avec des champs magnétiques sont très courantes. La dépendance au champ est un critère de sélection important pour les capteurs de température utilisés dans ces applications.
Précision des mesures
La précision du capteur et celle de l'instrument doivent toutes deux être prises en compte lors de l'examen de la précision d'un système. La précision des capteurs varie avec le temps. Les cycles thermiques provoquent des variations des capteurs. Il est préférable de choisir un capteur adapté à une plage de température spécifique. Il est recommandé d'effectuer l'étalonnage du capteur et de l'instrument.
Emplacement du capteur
Si le capteur et l'environnement d'application sont à la même température, l'emplacement du capteur pose moins de problèmes. Malheureusement, ce n'est pas le cas dans de nombreuses applications. Des gradients thermiques existent dans la plupart des applications. Le positionnement du capteur à proximité de l'échantillon permet d'éviter les flux thermiques entre le capteur et l'échantillon.
Choisissez l'instrument de mesure de température adapté à votre application
Capteurs cryogéniques en silicium
Les capteurs de la série CY7 d'Omega représentent la première technologie de capteurs cryogéniques véritablement nouvelle introduite au cours de la dernière décennie. Ces capteurs intègrent des éléments de détection uniformes qui offrent une réponse précise, reproductible et monotone à la température sur une large plage. Les éléments sont montés dans des boîtiers robustes et hermétiquement scellés, spécialement conçus pour fonctionner correctement dans un environnement cryogénique. Il en résulte une gamme de capteurs dont les réponses à la température sont si prévisibles, si proches les unes des autres et si stables que les capteurs peuvent être interchangeables entre eux.
Capteurs à résistance en platine
Capteurs idéaux pour la plage de température de 14 à 873 K. Ces capteurs RTD en platine de 100 OHM fonctionnent bien à des températures élevées et offrent une excellente sensibilité.
Thermostats cryogéniques
Les thermostats cryogéniques de la série CYC321 offrent une solution simple et économique pour répondre aux besoins de base en matière de contrôle des basses températures. Ils intègrent un menu déroulant qui permet de les configurer facilement à partir du clavier situé à l'avant. Trois modèles sont disponibles pour s'adapter à une entrée à diode au silicium, RTD ou thermocouple. L'opérateur peut également saisir une courbe définie par l'utilisateur, pour un capteur personnalisé. Cette courbe peut comporter jusqu'à 97 points plus deux points d'extrémité. Les valeurs de la courbe sont saisies via l'interface RS-232 standard.
Moniteurs de température cryogénique
Le moniteur de température cryogénique offre la précision et la résolution nécessaires pour cette plage de mesure de température. Équipés de capteurs appropriés, les moniteurs cryogéniques mesurent la température de 1,4 à 800 K dans des conditions de détection difficiles, notamment sous vide poussé et dans des champs magnétiques.
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