Acheter le bon
bain d'étalonnage
thermique
Note d'application
Au cours d'un voyage en Europe,
un groupe de spécialistes de
l'étalonnage thermique de Fluke
Calibration a rendu visite à un
laboratoire qui luttait pour obtenir
son accréditation. Le point faible
était son bain. Le personnel du
laboratoire avait déjà testé des
bains issus de deux fabricants. Le
premier bain ne répondant pas à
leurs spécifications et son fabricant
ne voulant pas le rectifier, il fut
donc retourné. Le second fabricant
avait livré un bain fonctionnel, mais
lorsque celui-ci fut évalué par les
auditeurs chargés de l'accréditation,
il fit chuter la classe de précision
du laboratoire car il ne pouvait
atteindre la stabilité et les niveaux
d'homogénéité requis.
La plupart des fabricants de
bains communiquent le moins possible sur les performances de leurs
produits. En fait, quelques années
auparavant, l'un de nos concurrents
avait coutume de dire qu'une haute
stabilité de bain n'était pas nécessaire pour des étalonnages précis.
Certains ne publient toujours pas
les spécifications de stabilité, et
certains sont si évasifs quant à la
signification de leurs spécifications
que vous ne pouvez qu'en conclure
qu'ils ont quelque chose à cacher.
Plusieurs considérations rentrent
en compte dans la sélection d'un
bain, et chaque élément impacte la
performance de l'étalonnage.
Stabilité
La stabilité est une mesure des
performances de la commande du
bain. Avec quelle précision celleci maintient-elle une température
constante ? L'instabilité à court
terme est normalement perçue
comme une oscillation autour du
point de commande, avec des
pics définis selon une approche
« 2-sigma » ou « ± ». Si la température du fluide du bain varie
au cours de vos mesures, vous ne
pouvez pas obtenir de résultats
d'étalonnage fiables. La stabilité
à court terme est par conséquent
absolument cruciale. Renseignezvous sur la stabilité à court terme
et définissez le court terme comme
durant au moins 15 minutes. Une
durée inférieure peut devenir très
frustrante.
La stabilité à long terme (audelà de plusieurs heures, jours
ou semaines) est un problème
pratique. Si votre travail nécessite une valeur exacte ou absolue,
disons 25,000 °C, et que le bain
présente une dérive à long terme,
vous devez réajuster la commande
Accréditation du laboratoire du point de consigne et attendre un
équilibrage (atteinte de la stabiLes consignes d'accréditations
publiées par le NVLAP précisent que lité à court terme) avant chaque
utilisation. Vous devez donc impéla stabilité thermique et l'homorativement connaître la stabilité
généité du fluide du bain doivent
à court et long termes avant de
être au moins 10 fois supérieurs à
déterminer si un bain répondra
l'incertitude requise du capteur à
étalonner. Si vous testez un capteur à vos besoins. L'instabilité à long
terme prend normalement la forme
avec des spécifications modestes
d'une dérive dans une seule direcde ±0,05 °C sur l'ensemble de sa
tion, mais on peut observer une
plage, votre bain doit être stable
vague ou oscillation à long terme
et uniforme jusqu'à ±0,005 °C.
dans certains bains.
Vous aurez besoin d'un bain dont
La stabilité d'un bain variera en
les performances atteignent la
fonction de la température. La
troisième décimale à chacune des
températures que vous devez tester. plupart des bains se comportent
mieux à des températures proches
de la température ambiante. Plus
le point de consigne est chaud ou
froid, plus la stabilité est mauvaise.
Trop de revendeurs ne vous
donnent qu'une spécification à température ambiante ou au voisinage
de celle-ci. Certains indiquent une
seule spécification de stabilité et
ne mentionnent même pas qu'elle
ne s'applique qu'à une seule
température ou à une plage étroite.
Renseignez-vous sur la stabilité
sur l'intégralité de la plage qui
vous intéresse.
Le fluide du bain affecte
également la stabilité. Plus un
fluide est visqueux et plus son
rendement thermique est faible,
plus il aura d'effet sur la stabilité.
En plus de vous informer sur la
température, demandez quel fluide
a été utilisé lors de l'établissement
de la spécification. Par exemple,
Tiré de la bibliothèque numérique de Fluke, à l’adresse www.fluke.com/library
cumulatifs et la canalisation de
lumière qui affecteront la mesure
effectuée par le SPRT. Si vous
immergez correctement le SPRT et
que votre bain souffre de gradients
verticaux, vous ne mesurerez pas
la température à la profondeur de
trois pouces à laquelle se trouvent
vos sondes en cours test.
Stabilité à 25 °C
24.986
24.984
Bain concurrent
Température
24.982
24.980
Blocs d'équilibrage
24.978
Bain d'étalonnage Fluke
24.976
24.974
24.972
24.970
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Durée (en minutes)
Les bains Fluke Calibration peuvent atteindre une stabilité supérieure à 1 mK durant des
périodes prolongées.
un bain à 37 °C sera plus stable
avec de l'eau comme médium. Si
vous comptez utiliser de l'huile,
attendez-vous à une instabilité plus
élevée. Si votre huile présente une
haute viscosité à 37 °C, attendezvous à une dégradation encore
plus grande de la stabilité.
Homogénéité
Un bain peut présenter une bonne
stabilité mais une mauvaise homogénéité. La température du bain
doit être homogène dans toute la
zone de test où vous réaliserez vos
mesures comparatives. Lorsque
vous placez deux thermomètres ou
plus dans le fluide, ils doivent être
à la même température durant votre
mesure. La spécification d'homogénéité définit la valeur de crête
pour cette source d'erreur. Plus vous
testez de sondes, plus la zone de
test doit être grande et plus l'homogénéité devient importante.
L'homogénéité dépend essentiellement du mélange du fluide du
bain. Le bain utilise-t-il une pompe
de circulation pour le mélange ?
Si c'est le cas, des schémas de flux
thermique dans le bain interfèrent-ils avec l'homogénéité ?
Renseignez-vous sur les gradients
horizontaux et verticaux.
Dans un bain à flux laminaire
(dans lequel le fluide est mélangé
selon un schéma circulaire) il peut
ne pas y avoir de gradient horizontal, mais le fluide n'étant pas
mélangé verticalement, il existe
des gradients entre les différentes
profondeurs du bain. C'est un
problème si votre sonde standard
et les sondes en cours de test ne
sont pas de la même longueur. Par
exemple, si vous testez des sondes
de trois pouces de long et que
votre sonde standard est un SPRT
de 19 pouces, vous allez rencontrer un problème. Vous pouvez
n'immerger que les sondes de test
jusqu'à trois pouces, mais si vous
plongez le SPRT à cette profondeur
seulement, vous n'aurez pas assez
d'immersion pour éviter les effets
Les consignes d'accréditation
recommandent d'utiliser un bloc
d'équilibrage en métal pour améliorer la stabilité à court terme durant
la mesure. Il est certainement vrai
qu'un bloc peut améliorer la stabilité de vos mesures. Cependant,
il peut se révéler peu pratique.
L'emplacement et le diamètre fixe
de ses orifices élimine la souplesse
que présente un bain pour le test
de thermomètre de toutes dimensions et formes. Vous aurez besoin
d'un nouveau bloc pour chaque
type de sonde. Placer les sondes
dans le bloc et le bloc dans le bain
est moins pratique que de plonger
simplement les celles-ci directement dans le liquide. En outre, les
blocs s'oxydent et l'huile siliconée
réduira le diamètre des orifices et
s'accumulera sur leur bord inférieur.
Un nettoyage régulier est nécessaire pour garantir des niveaux de
performance constants. Si vous
testez de nombreuses sondes
simultanément, un bloc peut même
ne pas fonctionner dans votre cas.
Référence
+0,0005 °C
+0,0044 °C
+0,0003 °C
+0,0121 °C
25,0000 °C
+0,0002 °C
+0,0711 °C
Fluke Modèle 7011
2 Fluke Calibration Acheter le bon bain d’étalonnage thermique
+0,0002 °C
+0,0217 °C
Bain concurrent typique
+0,0004 °C
+0,0382 °C
+0,0004 °C
+0,0336 °C
Écarts relatifs
à une température centrale de
référence prise
dans l'eau avec
un PRT de 1/4
de pouce de
diamètre à 25 °C.
Il serait difficile de construire un
bloc afin de tester correctement 20
thermomètres à la fois.
Évaluez l'achat de votre bain
selon des spécifications issues
directement du fluide du bain. Si
l'on vous remet des courbes de
performance, demandez si un bloc
a été utilisé. Dans votre laboratoire, vous pouvez toujours ajouter
un bloc pour les mesures les plus
critiques. Souvenez-vous : le bain
qui se comporte le mieux sans bloc
sera également celui qui se comporte le mieux avec un bloc.
Plage de températures
La plage de températures annoncée
pour un bain n'est pas nécessairement la plage utilisable en
pratique. Par exemple, un bain avec
une plage annoncée de -80 °C à
150 °C peut légèrement induire en
erreur. Le bain peut fonctionner
au-delà de cette plage de températures, mais il n'y a actuellement
aucun fluide qui corresponde à
l'intégralité de la plage. Ces fluides
qui se comportent le mieux à -80 °C
s'évaporeront trop rapidement bien
avant d'atteindre 100 °C, et pire
encore pour 150 °C.
Un bain d'huile avec une plage
annoncée de 35 °C à 300 °C sera
limité par l'huile siliconée que vous
y versez. Une bonne huile à 300 °C
sera trop visqueuse pour fournir de
bonnes performances sous 80 °C
environ, et avec ce fluide la plage
de températures du bain s'étendra
de 80 °C à 300 °C. Dans un autre
exemple, un bain salin Fluke Calibration fonctionne plutôt bien à 40
°C avec le fluide adapté. Mais le sel
n'est miscible qu'au delà de 150 °C.
En plus du fluide, d'autres
facteurs limitent mécaniquement la
plage d'un bain. Ceux-ci comprennent la réfrigération, l'isolation,
les types d'éléments chauffants
et d'autres problèmes de conception. Les gaz de réfrigération se
décomposent au-dessus de 150
°C, limitant ainsi la durée de vie
du système. Si un bain réfrigéré
est annoncé avec une plage plus
élevée, renseignez-vous pour savoir
si vous devez retirer la bobine
de refroidissement au-delà d'une
certaine température. Certains
bains sont annoncés avec des
plages allant de -80 °C à 300 °C
en un seul bain. Cependant, les
gaz de réfrigération ou les bobines
doivent être retirés avant d'atteindre l'extrémité de la plage de
températures.
Pouvez-vous poser trop de
questions ?
Il est peu probable qu'un fabricant
vous présente un dossier de test
couvrant chaque combinaison de
température et de fluide qui vous
intéresse, mais vous pouvez rechercher des valeurs représentatives.
Combien de valeurs vont-ils vous
communiquer ?
Nous vous recommandons de
garder à l'esprit que « plus il y en
a, mieux c'est ». Si un commercial
vous dit que la spécification de
stabilité de son bain de ±0,005
°C s'applique à toute la plage,
demandez un relevé graphique
à plusieurs températures. Si vous
achetez un bain pour une utilisation à 300 °C et que le fabricant
ne peut vous communiquer de
données de performances audelà de 100 °C, ne soyez pas trop
optimiste.
Si un commercial vous parle de
« précision d'étalonnage » au lieu
des performances du bain, demandez des données spécifiques de
stabilité et d'homogénéité prises
dans le fluide du bain. Enfin,
quelques mots sur l'assistance
après-vente. Si vous rencontrez des
difficultés à obtenir ce que vous
voulez du bain une fois celui-ci
dans votre laboratoire, vous devez
savoir que vous pouvez compter sur
voter fournisseur.
Le fluide d'un bain
en affecte les
performance.
Fluke Calibration détermine les
spécifications de ses bains en utilisant
des fluides sélectionnés pour des
températures particulières. Cependant, votre application peut nécessiter
différents fluides à différentes
températures. Considérant que les
caractéristiques d'un fluide changent avec la température, certaines
précautions doivent être prises pour
appliquer des spécifications générales
à votre propre application.
Par exemple, Fluke Calibration
utilise souvent de l'eau pour spécifier des bains à 25 °C. Les propriétés
de viscosité, de conductivité thermique et de rendement thermique
de l'eau en font un fluide idéal à 25
°C. Cependant, si vous voulez couvrir
une plage de températures de -5 °C à
110 °C, l'eau ne convient pas. L'huile
siliconée 5010 de Fluke Calibration couvrira plus qu'à la perfection
votre plage, mais elle peut ne pas se
comporter aussi bien que l'eau à 25
°C. Tester soigneusement le fluide sur
cette plage vous informera sur votre
budget d'incertitude.
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Imprimé aux États-Unis. 8/2012 4253455A_FR
Pub_ID: 11961-fre
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