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Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
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Chapitre II : La mesure et les
capteurs industriels
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
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I - La chaîne de mesure – Définitions -
La chaîne de mesure électronique se compose d’un ensemble de
dispositifs comprenant, entre autres, le capteur et les circuits
permettant le conditionnement du signal mesuré pour une
gamme de mesure définie.
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I - La chaîne de mesure – Définitions -
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industriels
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I - La chaîne de mesure – Définitions -
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I - La chaîne de mesure – Définitions -
Nous pouvons considérer deux méthodes de traitement du
signal pour une exploitation satisfaisante de la mesure:
-La chaîne de mesure analogique
-La chaîne de mesure numérique.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
La chaîne de mesure analogique est constituée de l’ensemble des dispositifs,
y compris le capteur, rendant possibles le traitement du signal mesuré et la
transmission d’un signal normalisé 4-20mA.
Pour optimiser et exploiter adéquatement la variable mesurée, des blocs
fonctionnels assurent un conditionnement du signal.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
Procédé et variable mesurée : Environnement dans lequel évolue
la variable mesurée, occasionnellement appelée la mesurande.
Capteur : Élément primaire de mesure qui subit une modification
de ses caractéristiques intrinsèques.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
Conditionneur de signal : Un ensemble de circuits qui délivre un signal
électrique proportionnel à la variation du capteur soumis à une
contrainte physique. Le conditionneur de signal comporte dans certains
cas des circuits d’amplification bas niveau, des circuits de linéarisation
ou de compensation thermique, ou des circuits de traitement du bruit.
Pour d’autres cas, nous retrouvons simplement un circuit en pont ou un
oscillateur.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
Amplificateur d’instrumentation : Circuit d’amplification aussi
appelé amplificateur différentiel de signal. Ce circuit
électronique est utilisé pour amplifier des signaux qui sont
en mode différentiel, par exemple, un signal de ligne
balancée ou d’un pont de mesure. Un des principaux
avantages de cet amplificateur est qu’il possède un grand
taux de rejet du bruit.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
Transmetteur 4-20mA : Dans la majorité des chaînes de mesures analogiques
implantées en milieu industriel, nous retrouvons un transmetteur de courant 4-
20mA. La fiabilité d’un tel dispositif en terme de détection rapide de rupture de
ligne, de transport sur une grande distance avec un faible taux de bruit sans perte
de signal et la précision du transfert de la grandeur mesurée en font l’une des
normes des plus reconnues. Par exemple, pour une gamme de mesure de 0C à
+50C, le transmetteur fournira un signal de 12mA pour une température mesurée
de +25C.
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I - La chaîne de mesure analogique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Transmetteur
4-20mA
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Amplificateur
d'instrumentation
Équipements usuels : Beaucoup d’instruments de mesure et de contrôle de
procédé, commercialisés par les fabricants, possèdent une entrée
analogique 1-5V. À l’aide d’une résistance de 250Ω de précision, un
signal venant d’un transmetteur 4-20mA peut facilement être exploité
puisque le transfert de 4-20mA, dans une résistance de 250Ω, donne un
signal standardisé 1-5V. Les instruments usuels sont : l’enregistreur ;
l’afficheur ; le régulateur de procédé ;le système d’acquisition de
données ;
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I - La chaîne de mesure numérique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Convertisseur
analogique -
numérique
Les circuits de conversion de signal analogique à numérique (« A/D
converter ») et l’utilisation grandissante des micro-contrôleurs spécialisés,
ont facilité le traitement et la transmission numérique de signaux de
mesure. En effet, la chaîne de mesure numérique est constituée de circuits
permettant d’effectuer le traitement numérique de l’information
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I - La chaîne de mesure numérique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Convertisseur
analogique -
numérique
Procédé et variable mesurée : Environnement dans lequel
évolue la variable mesurée, occasionnellement appelée la
mesurande.
Capteur : Élément primaire de mesure qui subit une
modification de ses caractéristiques intrinsèques.
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I - La chaîne de mesure numérique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Convertisseur
analogique -
numérique
Conditionneur de signal : Circuit qui délivre un signal
électrique proportionnel à la variation du capteur soumis à
une contrainte physique. Dans ce cas, le conditionneur de
signal comporte beaucoup moins de circuits électroniques.
En effet, les opérations de linéarisation et de compensation
peuvent avantageusement être effectuées par le micro-
contrôleur.
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I - La chaîne de mesure numérique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Convertisseur
analogique -
numérique
Convertisseur analogique à numérique : Circuit intégré avec ou sans
échantillonnage, permettant le transfert du signal électrique analogique en
code binaire pour une plage donnée. Dans certaines applications, le
convertisseur fait partie d’un ensemble intégré à base de micro-contrôleur.
Dans ce cas, nous retrouvons des fonctions complexes de filtre numérique du
signal d’entrée, de fonctions de transfert particulières ou de linéarisation. La
fréquence de l’échantillonnage (contrôlée de façon matérielle ou logicielle) doit
être beaucoup plus élevée que la fréquence du signal mesuré pour obtenir une
conversion optimale et pour une représentation numérique du signal valable.
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I - La chaîne de mesure numérique
Procédé
et
variable
mesurée
CapteurConditionneur de
signal
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Équipements
usuels
Convertisseur
analogique -
numérique
Équipements usuels : Circuit à base de microprocesseur
(micro-ordinateur, micro-contrôleur ou autre) pour le
traitement numérique du signal ou pour des fonctions
d’instrumentation :
transmission numérique ; afficheur numérique ou
enregistreur numérique ; système d’acquisition de données
et gestionnaire d’alarmes
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I - La chaîne de mesure numérique
Exemples Chaîne de mesurage simple :
un thermocouple et un voltmètre.
où le mesurande est la température T, et la mesure est l’indication de la tension E.
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I - La chaîne de mesure numérique
Exemples Chaîne de mesurage plus complète : un thermocouple, un circuit de
compensation de soudure froide, un circuit amplificateur et linéarisateur du
signal, un convertisseur tension-courant et un ampèremètre.
où le mesurande est la température T, les grandeurs intermédiaires sont les
tensions E1, E2, et E3 et la mesure est l’indication du courant I.
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II - Capteurs et transmetteurs
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II - Capteurs et transmetteurs
Définitions Le transducteur: Ensemble d’éléments incluant un capteur
passif qui permet d’obtenir un signal électrique modifié par la
grandeur physique à mesurer. Généralement, pour une
variation de la résistivité du capteur, nous utiliserons un circuit
de résistances en pont; pour les variations du type magnétique
ou capacitif, nous utiliserons un pont d’impédances ou un
oscillateur.
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II - Capteurs et transmetteurs
Définitions Le transmetteur : Un ensemble d’éléments électroniques qui
conditionne, amplifie et transmet un signal électrique
normalisé en fonction de la variation que subit le capteur. En
principe, le signal de sortie est transmis sur une boucle de
courant normalisée 4-20mA correspondant linéairement à la
gamme de mesure reproduite.
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II - Capteurs et transmetteurs
Définitions Le convertisseur courant/pression : Ensemble hybride (électrique
et mécanique) qui permet de relier (interface) un signal électrique
4-20mA à un système pneumatique 3-15psi (20-100kPa ou 0.2 à 1
bar).
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II - Capteurs et transmetteurs
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Capteurs actifs
Fonctionnant en générateur, un capteur actif est généralement
fondé dans son principe sur un effet physique qui assure la
conversion en énergie électrique de la forme d'énergie propre à
la grandeur physique à prélever, énergie thermique, mécanique
ou de rayonnement.
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Les effets physique les plus classiques sont :
Effet thermoélectrique : Un circuit formé de deux conducteurs de nature chimique différente, dont les jonctions sont à des températures T1 et T2, est le siège d'une force électromotrice d'origine thermique e(T1,T2).
Effet piézo-électrique : L'application d'une contrainte mécanique à certains matériaux dits piézo-électriques (le quartz par exemple) entraîne l'apparition d'une déformation et d'une même charge électrique de signe différent sur les faces opposées.
Effet d'induction électromagnétique : La variation du flux d'induction magnétique dans un circuit électrique induit une tension électrique (détection de passage d'un objet métallique).
Effet photo-électrique : La libération de charges électriques dans la matière sous l'influence d'un rayonnement lumineux ou plus généralement d'une onde électromagnétique.
Effet Hall : Un champ magnétique B et un courant électrique I créent dans le matériau une différence de potentiel UH .
Effet photovoltaïque :Des électrons et des trous sont libérés au voisinage d'une jonction PN illuminée, leur déplacement modifie la tension à ses bornes.
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Capteurs à effet piézoélectrique
Une force appliquée à une lame de quartz
induit une déformation qui donne naissance
à une tension électrique.
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Exemple : Capteur de force
La tension VS de sortie sera proportionnelle à la force F :
VS = k.(F+F) = 2k.F avec k constante.
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Exemple : Capteur d'accélération
L'augmentation de vitesse V du véhicule donne une accélération
a qui induit une force F exercée par la masse sur le capteur.
On a donc : F = m.a mais uS = 2k.F
donc uS = 2k.m.a
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Capteurs à Effet Hall
Un barreau de semi-conducteur soumis à un champ magnétique uniforme B et traversé par un courant I, est le siège d'une force électromotrice UH sur deux de ses faces.
La tension de Hall UH est définie par la relation ci-dessous :
avec : RH : constante de Hall ( dépend du semi-conducteur)
I : intensité de la source de courant (A)
B : intensité du champ magnétique (T)
e : épaisseur du barreau de silicium.
Si on maintient le courant I constant,
on a donc une tension UH proportionnelle
au champ magnétique B : UH = k.B
avec k constante égale à
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Exemple : Capteur de champ magnétique
La structure typique d'un capteur de champ magnétique est la suivante : La sensibilité de ce capteur pourra être ajustée en agissant sur I et sur A.
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Capteurs à Effet Photoélectrique
Un semi-conducteur est un matériau pauvre en porteurs de
charges électriques (isolant).
Lorsqu'un photon d'énergie suffisante excite un atome du
matériau, celui-ci libère plus facilement un électron qui
participera à la conduction.
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Exemple : Les photorésitances
Une photorésistance est une résistance dont la valeur
varie en fonction du flux lumineux qu'elle reçoit.
Obscurité R0 = 20 M Ω( 0 lux )
Lumière naturelle R1 = 100 k Ω ( 500 lux )
Lumière intense R2 = 100 Ω ( 10000 lux ).
Utilisation : détection des changements obscurité-lumière ( éclairage public ).
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Exemple : Les photodiodes Une photodiode est une diode dont la jonction PN peut être soumise à un
éclairement lumineux.
Courbe : Le graphe I = f(U)
pour une photodiode
dépend de l'éclairement ( Lux )
de la jonction PN.
On constate que lorsque la diode est éclairée, elle peut se comporter en
générateur ( I = 0 A U= 0,7V pour 1000lux ).
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II - Capteurs et transmetteurs
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Capteurs à résistance variable par déformation
Ex : Capteurs potentiométriques de déplacement
Pour mesurer la position d'un objet, il suffit de le relier mécaniquement au curseur C d'un potentiomètre On applique une tension continue E entre les extrémités A et B du potentiomètre.
La tension U en sortie aura l'expression suivante :
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Exemple: Capteurs à jauges d'extensiométrie
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Exemple: Capteurs à jauges d'extensiométrie
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II - Capteurs et transmetteurs
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II - Capteurs et transmetteurs
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II - Capteurs et transmetteurs Différents type de capteurs
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II - Capteurs et transmetteurs Différents type de capteurs
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II - Capteurs et transmetteurs Différents type de capteurs
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II - Capteurs et transmetteurs Différents type de capteurs
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III- Généralités sur la mesure
1 - Définitions
La grandeur physique (X) : Paramètre qui doit ^être contrôle lors de
l'élaboration d'un produit ou de son transfert. Exemple : pression, niveau.
Le mesurage : C'est l'ensemble des opérations ayant pour but de déterminer
la valeur d'une grandeur physique.
La mesure (x) : C'est l'évaluation d'une grandeur par comparaison avec une
autre grandeur de même nature prise pour unité.
L'incertitude (dx) : Le résultat de la mesure (x) d'une grandeur (X) n'est pas
complètement defini par un seul nombre. Il faut au moins la caractériser par
un couple (x, dx) et une unité de mesure. dx est l'incertitude sur x.
- Ainsi, on a : x - dx < X < x + dx.
Erreur absolue (e) : C'est le résultat d'un mesurage moins la valeur vraie de
la grandeur physique. Une erreur absolue s'exprime dans l'unité de la
mesure. e = x - X.
Erreur relative (er) : C'est le rapport de l'erreur de mesure a la valeur vraie
de la grandeur physique. Une erreur relative s'exprime généralement en
pourcentage de la grandeur mesurée. er = e/X ;
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III- Généralités sur la mesure 2- Modélisation des relations entre unités physiques
2.1 Présentation
On se propose de représenter de manière graphique les relations entre deux
unités physiques. Cette représentation s'applique aux relations :
- De type affine : Y = a * X + b ;
- De type racine : Y = k racine(x) ;
- De type puissance : Y = Xn.
2.2 Schématisation
Sur la même échelle, on représente de chaque cote, les valeurs des grandeurs
physiques qui sont liées. L'unité de chaque grandeur est précisée en bord
d'échelle. On precisera le type de relation sur la partie de l'échelle
correspondante.
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III- Généralités sur la mesure
2- Modélisation des relations entre unités physiques
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III- Généralités sur la mesure
2- Modélisation des relations entre unités physiques
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III- Généralités sur la mesure
2- Modélisation des relations entre unités physiques
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III- Généralités sur la mesure
2- Modélisation des relations entre unités physiques
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La réponse statique est la réponse du capteur en régime permanent,
c’est à dire quand les grandeurs d’entrée (mesurande) et de sortie du
capteur (mesure) n’évoluent plus dans le temps (dérivée des
grandeurs d'entrée et de sortie nulles)
IV - Les caractéristiques statiques des
des capteurs
La réponse statique est déterminée pour l'étendue de mesure du
Capteur (zone nominale d'emploi)
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A-La caractéristique de transfert ou d’entrée-sortie (courbe d’étalonnage) :
Elle donne la relation d’évolution de la grandeur de sortie en fonction de la
grandeur d’entrée. Elle est donnée classiquement par une courbe en régime
permanent.
Exemple : On représente la caractéristique de transfert d’un capteur de pression
Vs= S.P (S : sensibilité du capteur)
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A-La caractéristique de transfert ou d’entrée-sortie (courbe d’étalonnage) :
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A-La caractéristique de transfert ou d’entrée-sortie (courbe d’étalonnage) :
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A-La caractéristique de transfert ou d’entrée-sortie (courbe d’étalonnage) :
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B-Étendue d’échelle
L’échelle de mesure est donnée par la limite inférieure de
mesure et la limite supérieure de mesure de l’instrument.
L’étendue d’échelle (EE) est la différence algébrique entre les
valeurs extrêmes du mesurande qui peuvent être appliquées à
l’instrument, et pour laquelle les caractéristiques métrologiques
sont garanties.
Exemple d’étendue d’échelle
Débitmètre : échelle de 1 m3·h–1 à 10 m3·h–1. EE = 9 m3·h–1.
Sonde de température : échelle de – 100 °C à 300 °C. EE = 400 °C.
Transmetteur de pression différentielle : échelle de – 20 hPa à 40 hPa.
EE = 60 hPa.
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C- Étendue de mesure
L’étendue de mesure (EM) est la différence algébrique entre les
valeurs limites réglées par l’instrumentiste du mesurande qui
peuvent être appliquées à l’instrument, et pour laquelle les
caractéristiques métrologiques sont garanties.
Exemple d’étendue de mesure
Débitmètre réglé de 1 m3·h–1 à 5 m3·h–1. EM = 4 m3·h–1.
Sonde de température réglée de – 50 °C à 0 °C. EM = 50 °C.
Transmetteur de pression différentielle réglé de – 20 hPa à 20 hPa. EM= 40hPa.
.
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.
Étendue de mesure
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D-La sensibilité: cette caractéristique traduit le rapport entre la variation du signal de sortie
et la variation du signal d’entrée pour une plage d’utilisation donnée. Dans
le cas d’un capteur linéaire, la sensibilité du capteur est constante :
Exemples
mesure de débit : 1mA/Litre/sec ;
mesure de vitesse : 12pas/sec.
la sensibilité est alors sans dimension et peut être appelée gain. Il s'exprime
généralement en dB. gain(dB) = 20 log(s)
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D- La sensibilité:
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D- La sensibilité:
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E- La résolution:
Elle correspond à la plus petite variation du mesurande que
le capteur est susceptible de déceler avec précision.
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F- La linéarité:
L'erreur de linéarité spécifie le plus grand écart entre la
courbe d'étalonnage et une ligne droite appelée «
meilleure droite ». L'écart de linéarité s'exprime en % de
l'étendue de mesure comme l'erreur systématique.
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G- Zéro de mesure
Le zéro de mesure est la valeur prise comme origine de
l’information délivrée par l’instrument. Le zéro des
transmetteurs industriels actuels est réglable par configuration.
Le décalage de zéro est dit positif si la valeur de l’étendue de
mesure est supérieure à la valeur maximale.
Le décalage de zéro est dit négatif si la valeur de l’étendue de
mesure est inférieure à la valeur maximale.
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Exemple de Zéro de mesure
Caractéristiques obtenues par deux réglages d’un transmetteur de
température d’échelle – 100 °C à 300 °C délivrant un signal de mesure
normalisé 4-20 mA proportionnel à la température.
Valeur maximale mesurable = 80 °C
Valeur minimale mesurable = 20 °C
Etendue de mesure = 60 °C
Valeur du zéro = 20 °C
Décalage négatif car :
EM (60 °C) < valeur maximale (80 ° C)
Valeur maximale mesurable = 80 °C
Valeur minimale mesurable = 20 °C
Etendue de mesure = 100 °C
Valeur du zéro = 20 °C
Décalage positif car :
EM (100 °C) > valeur maximale (80 °C)
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H - La rangeabilité :
La rangeabilité R d’un instrument s’exprime comme le quotient de
l’étendue de mesure maximale réglable par l’étendue de mesure
minimale réglable. Cette définition implique que le réglage
d’étendue soit prévu par le fabricant.
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exemple
La notice d’un transmetteur de niveau annonce un réglage d’une étendue
de mesure de 0,6 m à 30 m.
La rangeabilité est R = 30/0,6 = 50 et elle est notée 50 : 1. Ce qui
correspond à une excellente capacité de réglage.
Elle se note sous la forme R : 1, et elle chiffre la capacité de réglage de
l’instrument.
Une rangeabilité de 3 : 1 est médiocre, car il est classique d’avoir des
rangeabilités entre 10 : 1 et 20 : 1.
Certains transmetteurs numériques ont souvent des rangeabilités supérieures
à 50 : 1, voire à 100 : 1, gage d’une très grande souplesse d’adaptabilité
au problème de mesure.
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I - L’hystérésis:
Certains capteurs ne retournent pas la même valeur de sortie, pour une même valeur du mesurande, selon la façon où cette valeur est obtenue (cycle croissant ou décroissant). L'hystérésis est la différence maximale entre ces deux valeurs de sortie.
Unité : Unité du mesurande ou % de l'E.M.
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K -La finesse :
C’est la qualité d’un capteur à ne pas venir modifier par sa
présence la grandeur à mesurer. Cela permet d’évaluer
l’influence du capteur sur la mesure. On la définit non
seulement vis à vis du capteur mais aussi vis à vis de
l’environnement d’utilisation du capteur.
Exemple : Pour un capteur d’induction B, un capteur à forte perméabilité
sera très sensible, par contre sa présence aura tendance à perturber les lignes
de champ et la mesure de l’induction ne sera pas celle sans capteur
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L-Rapidité, temps de réponse:
C'est l'aptitude d'un instrument a suivre les variations de la grandeur a mesurer. Il représente le temps qu’il faut au capteur pour que sa sortie soit à moins d’un certain écart en pourcentage de la valeur finale, lorsque le mesurande (l’entrée) est soumis à une variation brusque de type échelon.
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Fidélité : Elle définie la qualité d’un capteur à délivrer une mesure répétitive sans erreurs. L’erreur de fidélité correspond à l’écart type obtenu sur une série de mesures correspondant à un mesurande constant.
Justesse : C’est l’aptitude d’un capteur à délivrer une réponse proche de la valeur vraie et ceci indépendamment de la notion de fidélité. Elle est liée à la valeur moyenne obtenue sur un grand nombre de mesures par rapport à la valeur réelle.
Précision : Elle définie l’écart en % que l’on peut obtenir entre la valeur
réelle et la valeur obtenue en sortie du capteur. Ainsi un capteur précis
aura à la fois une bonne fidélité et une bonne justesse.
M-Précision :
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Précision :
• Calibre
Le calibre d’un instrument est la valeur de la grandeur à mesurer qui correspond à la limite supérieure de l’étendue de mesure. Pour une configuration donnée d’un voltmètre la limite supérieure indiquée est de 10 V : son calibre est alors de 10 V.
• Classe d’exactitude ou classe de précision
Un instrument de mesure est caractérisé au moyen d’un nombre, appelé indice de classe d’exactitude. Celui-ci représente la limite supérieure de l’erreur absolue
intrinsèque exprimée en centièmes de la plus grande indication que peut donner l’instrument.
À partir de la valeur de la classe Cl, pour le calibre Ca d’un instrument, la valeur absolue de l’erreur maximale εmaxi que l’on peut commettre en effectuant un
mesurage est :
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V - Les types d'erreurs classiques
A-L'erreur de zéro (offset):
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V - Les types d'erreurs classiques
B-L'erreur d'echelle (gain)
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V - Les types d'erreurs classiques
C- L'erreur de linéarité
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V - Les types d'erreurs classiques
D-L'erreur due au phénomène d'hystéresis
La réversibilité caractérise l'aptitude d'un capteur à fournir la même indication
lorsqu'on atteint une même valeur de la grandeur mesurée par variation croissante
continue ou par variation décroissante continue du mesurande.
Chp II-La mesure et les capteurs
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V - Les types d'erreurs classiques
D-L'erreur due au phénomène d'hystéresis
Chp II-La mesure et les capteurs
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V - Les types d'erreurs classiques
E- L'erreur de mobilité
La caractéristique est en escalier. Cette erreur est souvent due a une
numérisation du signal
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
La caractéristique dynamique est la réponse temporelle de la
sortie (la mesure) par rapport à une variation de l’entrée (le
mesurande). Elle permet d’apprecier si un capteur est rapide
ou lent.
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre à un échelon
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre à un échelon
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre à un échelon
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre à une rampe
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 1er ordre à une rampe
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse fréquentielle du 1er ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse fréquentielle du 1er ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
99
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse fréquentielle du 1er ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse fréquentielle du 1er ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
101
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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102
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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103
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
104
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
industriels
105
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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106
VI - Les caractéristiques dynamiques des Capteurs
Exemple: Réponse du 2ème ordre
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 1
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 2
On dispose d'un capteur non linéaire de températures dans la gamme 0-300°C, de sensibilité moyenne +0,85 mV/°C de 0 à 80 °C, +0,79 mV/°C de 80 à 180°C, +0,70 mV/°C de 180 à 300°C. Ce capteur fournit une tension de 520 mV à 0°C.
Quelle est son indication à 300 °C ?
Le capteur précédent n'est pas strictement réversible (hystérésis). Les sensibilités lors de la descente en température sont 0,69 mV/°C de 300 à 180°C, 0,77 mV/°C de 180 à 80 °C, et 0,83 mV/°C de 80 à 0°C.
Calculer le défaut de réversibilité exprimé en degrés Celsius au voisinage de 0°C ?
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Exercice 3 :
Un capteur mesure une grandeur physique G homogène à un
temps. La grandeur de sortie est is compris entre 4mA et 20mA. Le lien
entre ces deux grandeurs est :
is = 6 * 10-5.t2 + 3 * 10-2.t + 3,6 * 10-3 avec is en A et t en seconde.
1. Dans cette expression, quel est le mesurande ?
2. Quelle est l’expression de la sensibilité s ?
3. Quelles sont la valeur maximum tM et la valeur minimum tm de t
accessible par la mesure avec ce capteur ?
4. Quelle est l’expression de l’erreur de linéarité e(t) ?
5. Pour quelle valeur de t1 la sensibilité est-elle maximale ? Quelle est sa
valeur sM en μA/ms ?
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Exercice 3
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 3
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 4
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Exercice 5
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Exercice 6
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Exercice 7
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Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 8 :
Un transmetteur de pression relative est de classe d’exactitude Cl = 0,5.
Le signal de mesure est un courant normalisé de 4 à 20 mA.
L’étendue de mesure du transmetteur est réglable de 0 à 50 hPa jusqu’à 0 à
700 hPa avec un décalage de zéro DZ réglable de 0 à 100 hPA.
On désire EM = 300 hPA et DZ = 80 hPA.
1. Tracer la caractéristique statique en indiquant EM et DZ.
2. Le décalage DZ est-il positif ou négatif ?
3. Déterminer la rangeabilité R de ce transmetteur.
4. Quelle est la sensibilité Se réglée sur ce transmetteur ?
5. Déterminer l’erreur maximale εmaxi.
6. Déterminer l’erreur relatif maximale εmaxi pour une pression P = 190 hPA
7. Déterminer la pression si I=12 mA
8. Déterminer l`intensité I si P=200 hPA
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Exercice 9 :
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 10 :
Chp II-La mesure et les capteurs
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Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 11 :
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 12 :
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercice 13 : Réponse indicielle
Ci-après on donne la réponse indicielle d'un capteur de débit.
a) Repérer sur la courbe l'évolution de l'indication du capteur.
b) Donnez le temps de réponse á ± 5 % du capteur.
c) Même question pour un temps de réponse á ± 20 %.
d) Sur le même graphe, tracez l'évolution de l'erreur en fonction du temps.
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Exercices Exercice 14 :
Chp II-La mesure et les capteurs
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Exercices
Exercice 15 : réponse d’une sonde de température Pt100
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Exercices
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EXERCICE 1: Étalonnage indirect Régression linéaire
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EXERCICE2 : Erreur de finesse d'un oscilloscope
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EXERCICE 3 : Capteur du second ordre
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