Capteurs de pression - Glossaire

by STS Sensors on octobre 21, 2019
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Il existe une multitude de termes qui sont associés à la gestion de la pression. Ils sont référencés dans les fiches techniques de STS, dans nos articles et utilisés par le secteur de la mesure de pression de manière générale. Alors que certains peuvent sembler familiers, d’autres peuvent mériter une explication. Afin de vous donner une vision claire, nous avons créé ce glossaire qui regroupe tous les termes utiles

La définition la plus importante de toute est celle de « capteur ». Ce terme est utilisé pour décrire un dispositif qui recueille une pression d’un gaz ou d’un fluide à travers sa connexion à un process et qui émet un signal électrique proportionnel à la pression. D’autres mots tels que transducteur ou transmetteur peuvent être utilisés.

Ci-dessous, nous vous fournissons une liste alphabétique des termes essentiels les plus utilisés :

A

Ajustement du zéro

Moyens d’ajustement du signal de sortie d’un transducteur amplifié pour exprimer une valeur de pression égale à 0.

Alimentation électrique

Une partie du circuit électrique qui fournit la puissance électrique au reste du circuit ou du système dans lequel se trouve le capteur.

Amortisseur

C’est un ajout mécanique à la connexion process qui permet de réduire ou d’éliminer les dommages causés par des pics de pression comme l’effet bélier.

Amplificateur

Un dispositif électronique qui augmente la puissance du signal de sortie du capteur. Par exemple, en passant de mV à des V.

ANSI

American National Standards Institute – Institut National de Normalisation Américain.

Approbation FM

Un capteur qui satisfait aux spécifications établies par la Factory Mutual Research Corporation qui publie des normes de sécurité.

ASTM

American Society for Testing and Materials – Société Américaine pour les Essais des Matériaux.

Auto-échauffement

Echauffement interne d’un capteur du fait de sa dissipation de chaleur.

 

B

Bit

Un bit, ou chiffre du système binaire, représente une information simple : haut / bas, oui / non, en marche / éteint.

Blindage

Une protection autour d’un circuit ou d’un câble qui le protège d’une perturbation électrique comme le bruit.

Boucle de courant

Une boucle à deux fils dans laquelle le courant est maintenu à travers les fils selon les instructions d’un dispositif de contrôle, habituellement un capteur à deux fils. Les avantages d’une boucle de courant sont une transmission de signal sur une plus longue distance, une meilleure résilience au bruit et la capacité d’alimenter le capteur deux fils à travers les deux mêmes fils. La boucle de courant la plus utilisée est le signal 4-20 mA. 

Bruit

Un signal non-voulu qui peut contribuer à des erreurs de mesure. Des exemples sont le bourdonnement (lignes électriques), les interférences radio, électromagnétiques, de largeur de bande ou le bruit blanc.

Bruit ambiant

Bruit total émis par toutes les sources d’interférences dans un système de mesure et qui est indépendant de la présence d’un signal de données.

BTU

British Thermal Unit. La quantité d’énergie thermique requise pour augmenter d’1°F la température d’une livre anglaise d’eau à la pression constante d’1 atmosphère.

Byte

Un byte est un ensemble de 8 bits qui est traité comme un tout. Un byte avec parité est un ensemble de 9 bits utilisé pour détecter des erreurs.

 

C

Calibration

(1) Un test durant lequel des valeurs connues de pression sont appliquées au capteur et les signaux de sortie sont enregistrés à travers des conditions spécifiées à l’avance.

(2) La correspondance entre un contrôleur ou un indicateur de pression avec les caractéristiques d’un capteur spécifique.

Calibration statique

Voir erreur totale globale.

Capteur

Le composant d’un transducteur ou d’un transmetteur qui convertit le fluide ou la pression de gaz en in signal électrique.

Capteur de pression à étendue négative

Produit pour mesurer des pressions relatives à la fois au-dessus et en dessous de la pression atmosphérique. Typiquement, la pression minimum (Pmin) est réglée à -1 bar (soit -14,5 psi) en dessous de la pression atmosphérique.

Capteur de pression différentielle

Produit dont le signal de sortie est proportionnel à la différence de pression appliquée à chaque connexion de pression. Il est souvent utilisé pour mesurer un débit d’un côté ou de l’autre d’une plaque à orifice.

Capteur de pression relative

Produit dont le signal électrique est proportionnel à la pression relative mesurée, c’est-à-dire à la pression absolue soustraite de la pression atmosphérique. La pression minimum et alors réglée à la pression atmosphérique.

Cavalier

Un cavalier (aussi appelé strap) est un composant qui permet de relier deux broches et ainsi de faire circuler le courant entre les deux. Ils sont utilisés afin de configure les capteurs.

Centigrade

Une échelle de température définie par les changements d’état de l’eau au niveau de la mer : point de gel à 0°C et point d’ébullition à 100°C.

Chaleur

Energie thermique exprimée en calories, BTU, etc.

Coefficient de décalage thermique

Le coefficient qui permet de décaler le zéro en fonction d’un changement de température spécifié. Il doit être exprimé en %FS/° et reste une valeur moyenne sur l’étendue de température spécifiée.

Coefficient de résistance thermique

La déviation de l’impédance d’entrée due à des changements de température sur la plage spécifiée, souvent exprimée par un ratio de l’impédance d’entrée à une température de référence.

Coefficient thermique de l’étendue

L’effet de la température sur l’étendue de mesure. Celle-ci subit des changements en fonction des variations de température. Ce coefficient est indiqué en %FS/°. Par exemple un coefficient de x%FS/25°C donne la variation d’étendue qui survient lorsque la température change de 25°C.

Compensation

Le traitement du signal utilisé pour créer un produit calibrer qui atteigne les spécifications prévues.

Conditions ambiantes

Les conditions autour du capteur (humidité, température, pression, etc.).

Conditions environnementales

Toutes les conditions auxquelles est exposé un capteur durant sa livraison, son stockage, sa manutention et son fonctionnement.

Configuration

Le procédé de sélection de paramètres, valeurs et données qui vont déterminer la performance et le fonctionnement d’un capteur.

Consommation électrique maximum

La consommation électrique maximum du produit dans des conditions de fonctionnement normales. Elle est dépendante de la tension d’alimentation et de la conception du produit.

Cycle de calibration

La période de temps entre les calibrations.

 

DC

Courant continu (Direct Current)

Demi pont

Voir pont de Wheatstone.

Décalage (offset)

Le signal de sortie obtenu lorsque la pression de référence est appliquée. Aussi appelé le 0.

Dérive

Une modification non-désirée du comportement d’un capteur au fil du temps. Souvent la dérive affecte le zéro et l’étendue. Elle ne doit pas être confondue avec les effets thermiques qui impactent le capteur et qui sont parfois considérés comme la dérive.

Droite de pression statique

Elle est applicable aux mesures de pressions différentielles lorsqu’une faible différence de pression doit être mesurée à un niveau de pression haut.

Droite de régression

La droite (de forme ax+b) qui minimise la somme au carré des déviations de chaque point de donnée orthonormé (x ; y) par rapport à la droite (méthode des moindres carrés). Voir aussi : pression non-linéaire.

Droite de régression terminale

La droite de régression établie à partir des derniers points d’un nuage de points.

 

Effet thermique sur la pleine échelle

La déviation maximale à la pleine échelle qui est due aux variations de température (dans l’étendue de température compensée) par rapport à la pleine échelle à la température de référence.

Effet thermique sur le zéro

La déviation maximum du zéro du fait des changements de température sur la plage de température compensée. Elle est mesurée à la température de référence.

Elément de détection

La partie d’un capteur qui réagit directement en réponse à la pression

Erreur (erreur globale)

Voir erreur totale globale.

Erreur de décalage

La déviation maximum entre le décalage mesuré à la référence de température et le décalage cible déterminé par les spécifications du produit. Elle est souvent définie en % FS (ou % PE).

Erreur de montage

Erreur issue de l’installation d’un capteur de pression. Elle peut être à la fois électrique et / ou mécanique.

Erreur de pleine échelle

La déviation maximum mesurée à la pleine échelle à la température de référence par rapport à la pleine échelle cible déterminée par le standard de calibration. Voir aussi : effet thermique sur l’étendue.

Erreur thermique totale

Ne doit pas être confondue avec l’erreur totale globale. C’est une combinaison du coefficient de décalage thermique et de l’effet thermique sur la pleine échelle, mais exprimée en fourchette.

Erreur totale globale

La déviation maximum d’un signal de sortie de son standard de calibration sur ses plages de pression et de température prévues. Elle inclut le décalage du zéro, l’établissement de la pleine échelle, la non-linéarité, l’hystérésis, la non-répétabilité et les effets thermiques (décalage du zéro, étendue et hystérésis).

Etendue

Les valeurs de pression limites hautes et basses pour lesquelles le capteur est conçu.

Etendue de mesure de pression

Les valeurs de pressions qu’un capteur est prévu de mesurer. Elles sont spécifiées par un minimum et maximum.

Etendue de température compensée

L’étendue de température au-dessus de laquelle le produit émet un signal de sortie proportionnel à la pression dans le respect des spécifications prévues.

Etendue de température de stockage

L’étendue de température à laquelle peut être exposé le capteur sans alimentation électrique ou de pression appliquée. Dans ces conditions le capteur restera dans ses spécifications, sinon des dommages irréversibles peut être infligés au capteur.

Excitation

La tension d’alimentation du capteur.

 

F

Fahrenheit

Une échelle de température définie par 32°F au point de gel et 212°F au point d’ébullition au niveau de la mer.

Filtre (électrique)

Un dispositif de tri des résultats désirés des résultats indésirables. Electriquement parlant, c’est un circuit sélectif qui passe à travers certaines fréquences alors qu’il en atténue ou en rejette d’autres.

Filtre (mécanique)

Voir amortisseur.

 

Gain

Le coefficient multiplicateur établi entre une évolution de pression d’entrée et une évolution du signal de sortie.

 

Hystérésis

Différence des déviations du signal électrique lorsque la pression augmente ou qu’elle diminue. Elle s’applique également aux mesures de température.

Hystérésis de pression

La différence maximum entre les valeurs du signal électrique de sortie lorsque la même pression est appliquée consécutivement, dans les mêmes conditions de fonctionnement, mais en suivant une variation de la pression soit à la hausse ou soit à la baisse. 

Hystérésis de température

La différence maximum entre les valeurs du signal électrique de sortie lorsque la même température est appliquée consécutivement, dans les mêmes conditions de fonctionnement, mais en suivant une variation de la température soit à la hausse ou soit à la baisse. 

 

Impédance d’entrée

L’impédance électrique mesurée à travers les bornes d’entrée du produit.

Impédance de sortie

L’impédance électrique mesurée à travers les bornes de sortie d’un produit.

Intrinsèquement sûr

Un capteur qui a été installé d’une manière telle qu’il ne produira aucune étincelle ou effet thermique qui pourraient enflammer un gaz ou un liquide, et ce à des conditions d’utilisation normales ou anormales.

ISO

Une fédération mondiale qui regroupe les agences nationales de normalisation de près de 140 pays (International Organization for Standardization). Elle émet des normes internationales.

 

J

Jauge de contrainte

Un élément de mesure qui convertit la force, la pression ou la tension mécanique en un signal électrique. C’est une partie des ponts de Wheatstone qui sont utilisés dans les capteurs de pression piezorésistifs.

 

K

Kelvin

L’unité de mesure de température thermodynamique qui reprend la même échelle que le degré Celsius (100 unités entre le point de gel et le point d’ébullition) mais place son 0 au niveau du 0 absolu, soit -273,16°C.

  

Limites de tensions d’alimentation

L’étendue de tension qui peut être fournie au produit afin de générer un signal qui est proportionnel à la pression.

Limite haute de l’étendue de mesure

La plus haute valeur qu’un capteur analogique est capable de mesurer. Cette limite est programmée d’usine et non-modifiable par l’utilisateur.

Linéarité

La déviation maximum du signal de sortie d’un capteur par rapport à sa droite de référence au moment de l’augmentation de pression lors un cycle de calibration. Voir précision.

 

Masse

Point de référence (point 0) d’un système électrique. N’est pas forcément égal à la terre (potentiel de la terre).

Matériaux exposés

Les matériaux du produit qui peuvent être directement en contact avec les fluides mesurés (médium) au niveau de la connexion au process.

Mesurande

C’est le terme technique pour la grandeur que l’on souhaite mesurer. Ce terme est plus précis qu’intrant, paramètre à mesurer, phénomène physique, stimulation ou variable.

Mise à zéro (décalage)

Le signal de sortie mesuré du transducteur à des conditions ambiantes sans aucune pression appliquée à sa connexion process. Pour de la pression absolue, la valeur est mesurée à 0 PSIA. Pour de la pression relative ou relative fermée, la valeur est mesurée à la pression atmosphérique.

 

NEMA

Organisation américaine de standardisation (National Electrical Manufacturers Association) qui détermine notamment l’indice de protection IP contre l’exposition aux poussières et à l’eau.

NIST

L’organisation américaine de référence pour toutes les normes de mesure de pression (National Institute of Standards and Technology).

Non-linéarité de pression

La déviation maximum des valeurs du signal électrique d’un capteur par rapport à sa droite de régression spécifiée (qui passe par 0 ou non). Voir erreur globale totale.

Normalement fermé (NF ou NC)

L’état d’un appareil de commutation (relais ou contacteur statique) qui est connecté lorsqu’il n’est pas alimenté.

Normalement ouvert (NO)

L’état d’un appareil de commutation (relais ou contacteur statique) qui n’est pas connecté lorsqu’il n’est pas alimenté.

 

P

Pleine échelle

Le signal de sortie d’un capteur au maximum de son étendue de mesure spécifiée. Elle ne doit pas être confondue avec l’étendue. Voir étendue.

Point extrême

Le signal de pression aux extrêmes de son échelle de mesure (le plus souvent le zéro et la pleine échelle).

Polarité

La plupart des capteurs sont alimentés en courant continu où les bornes positives et négatives sont spécifiées. Ces capteurs sont généralement protégés des inversions de polarité.

Pont de Wheatstone

Un circuit simple de quatre résistances (jauges de contrainte) attaché ou incorporé à un capteur pour former un pont. Il est possible d’utiliser seulement deux résistances actives de compléter le pont par un circuit imprimé, on parle alors de demi pont.

Pont plein

Voir pont de Wheatstone

Potentiomètre

Une résistance variable souvent utilisée pour déterminer le zéro et la pleine échelle du signal analogique d’un capteur.

Précision

Il n’y a pas une seule interprétation de la précision d’un capteur de pression. A travers ce glossaire, il y a de nombreux termes qui se rapportent à la performance d’un capteur selon ses conditions d’utilisation et d’opération. Le premier angle est celui de la précision statique. Cependant cela n’inclue pas d’autres facteurs tels que les effets thermiques, la mise à zéro, l’étendue de mesure et la stabilité à long terme. Ainsi, la description de la précision la plus complète est l’erreur totale.

Précision statique

Elle est considérée comme la précision du capteur référencé selon sa droite de régression incluant la linéarité, l’hystérésis et la répétabilité à des conditions ambiantes normales.

Pression absolue

Pression mesurée à partir de la référence du vide parfait (pression égale à 0).

Pression ambiante

La pression du medium (gaz, liquide) qui entoure le capteur.

Pression d’éclatement

La pression maximum qui peut être appliquée à une connexion du produit sans risquer de causer un échappement du médium. Le produit n’est plus censé être en fonctionnement après une exposition au-delà de la pression d’éclatement. Voir aussi : pression d’épreuve (surpression).

Pression de référence

La pression utilisée comme référence (zéro). A moins qu’une autre valeur ne soit spécifiée, c’est le vide pour un capteur en pression absolue et la pression atmosphérique pour un capteur en pression relative, négative ou un capteur différentiel.

Pression de fonctionnement (ou nominale)

La pression maximum qui peut être appliquée en continu au produit. Cette pression peut être en dehors de l’étendue de mesure pour laquelle le produit peut ne pas donner une valeur conforme à ses spécifications.

Pression de mode commun

La pression appliquée qui est commune aux deux connexions d’un capteur de pression différentiel.

Pression différentielle (d)

La différence de pression mesurée entre deux sources de pression.

Pression maximale de mode commun

La pression maximale qui peut être appliquée simultanément aux deux connexions d’un capteur de pression différentiel sans causer de changements de la performance spécifiée.

Pression minimum de fonctionnement (Pmin.)

La limite inférieure de l’étendue de mesure de pression.

Pression relative (r)

Pression mesurée qui prend pour valeur de référence la pression atmosphérique. Aussi appelée pression barométrique. 

Protocole HART

Un protocole digital utilise en contrôle industriel (Highway Addressable Remote Transducer).

PSI

Le PSI est l’unité de mesure la plus répandue en Amérique du Nord (livre par pouce carré). PSIA correspond à la pression absolue et PSIG à la pression relative.

 

Relatif fermé

Type de capteur dont pression de référence est fixe et égale à une atmosphère. Il est utilisé pour mesurer de fortes pressions tout en tenant compte de la pression barométrique.

Répétabilité

La différence maximum entre les signaux électriques de sortie mesurés lorsqu’une même pression est mesurée, dans les mêmes conditions environnementales, avec la pression étant strictement croissante ou décroissante. Elle doit être mesurée à court terme pour bénéficier des mêmes conditions environnementales.

RFI

Acronyme anglais pour ”Radio Frequency Interference” : interférences radios.

Reprogrammation

Une procédure permettant de reconfigurer le capteur à une étendue de mesure différente de celle originalement programmée.

Résistance d’isolement

La résistance mesurée entre les deux parties isolées d’un capteur quand une tension continue spécifique est appliquée dans les conditions ambiantes.

Résistance du pont

L’impédance d’entrée d’un signal analogique non amplifié et non compensé.

Résolution du signal

La plus petite différence de signal de sortie qui peut être distinguée.

 

Sensibilité

Le rapport du changement du signal de sortie par le changement correspondant de la pression entrante. La sensibilité est déterminée en calculant le rapport entre la pleine échelle par l’étendue de pression spécifiée. Aussi appelée la “pente”.

Sensibilité à l’orientation

La modification maximum du décalage d’un capteur à cause d’un changement de position ou de son orientation par rapport au champ gravitationnel de la terre.

Sensibilité au positionnement

Voir sensibilité à l’orientation.

Shunt de calibration ou Rcal

Une méthode pour générer une sortie électrique qui corresponde au signal électrique qui aurait dû être émis pour une pression donnée. Ce procédé est accompli en utilisant une résistance pour déséquilibrer le pont électrique plutôt qu’en filtrant la pression appliquée. Grâce à des shunts de calibration (ou Rcal) standardisés, le même point est choisi (généralement 80%) sur la courbe de calibration afin que tous les capteurs similaires puissent être calibrés au même point et ainsi faciliter l’interchangeabilité des shunts.

Signal

Le signal électrique qui est produit par un capteur lorsqu’une pression lui est appliquée.

Somme de contrôle

Une somme de contrôle est un ou plusieurs bytes additionnels adossés à un groupe de messages contenant la somme arithmétique de tous les bytes précédents. Dans les communications HART, la somme de contrôle est tronquée au seul dernier byte significatif.

Sortie analogique

Une intensité (ou courant) ou une tension qui est linéairement proportionnelle au paramètre mesuré. Par exemple 0-5 V ou 4-20 mA.

Sortie digitale

Signal de sortie d’un capteur dans un format digital, par exemple : RS425, CAN, HART, etc.

Stabilité

La capacité d’un capteur à garder à ses performances à travers le temps. Elle est généralement considérée à long terme et aléatoire.

Stabilité à long terme.

Elle est aussi connue sous le terme de stabilité annuelle. C’est la combinaison de la sensibilité et de la dérive du 0 après 12 mois.

Surpression (ou pression d’épreuve)

La pression absolue maximum qui peut être appliquée au produit sans que cela ne dégrade les mesures suivantes lorsque la pression est de retour dans l’étendue de mesure du capteur. L’exposition à des pressions supérieures peut causer des dommages irréversibles au capteur. Sans mention contraire, le seuil de surpression est applicable à toutes les températures comprises dans l’étendue de température spécifiée. Voir aussi : pression de fonctionnement.

 

Température ambiante

La température moyenne de l’air en contact avec l’équipement et / ou l’instrument au cours des tests.

Température de fonctionnement

L’étendue de température sur laquelle le produit va émettre un signal proportionnel à la pression mais où celui-ci peut ne pas être dans les spécifications techniques. Voir aussi : étendue de température compensée.

Température de référence

La température utilisée comme référence pour mesurer la performance d’un capteur. Par exemple : 25 ±3 °C.

Temps de réponse

Temps nécessaire par le signal électrique pour varier de 10 à 90% de sa valeur en réponse à un changement de pression allant du minimum au maximum de son étendue de fonctionnement.

Tension d’alimentation de référence

La tension d’alimentation utilisée comme référence pour mesurer la performance d’un capteur. Par exemple : 5 ±0.01 V DC.

Tension de claquage

La tension (alternative ou continue) d’un isolant est la tension électrique minimale qui rend conductrice une portion d’un isolant. Si cette valeur est dépassée, un arc électrique se forme.

Tension de mode commun

La tension entre chaque sortie d’un produit différentiel et la terre électrique.

Transducteur

Un transducteur est un appareil qui permet de convertir un phénomène physique (pression, température, humidité, débit, etc.) en un signal électrique. Pour les transducteurs de pression, ce signal est généralement en millivolts ou en Volts.

Transmetteur

Un appareil qui traduit le signal bas niveau d’un capteur ou d’un transducteur en un signal de plus haut niveau qui est plus facilement exploitable dans un autre process. En général un transmetteur est similaire à un transducteur mais émet par exemple un signal 4-20mA adapté pour de nombreuses applications et qui peut être transmis sur de plus longues distances.

 

V

Valeur maximum de l’étendue de mesure

La plus haute valeur de mesure que la configuration d’un capteur analogique lui permet de mesurer. C’est une valeur réglable par l’utilisateur.

Volume mort

Le volume au sein du capteur qui est occupé par les fluides ou les gaz étant détectés. Cela n’inclut pas le canal d’écoulement pour les applications de débit.

 

Topics: Capteur de Pression, Mesure de Pression, Test & Mesure

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