Exactitude, justesse et précision – la raison pour
laquelle les transmetteurs de pression stables sur
le long terme sont incontournables

Les fiches techniques des fabricants de transmetteurs de pression contiennent souvent différentes données relatives à l‘exactitude. Cependant, dans la plupart des cas, les données ne sont pas toutes importantes. Nous expliquerons dans cet article quelles sont les données à prendre en compte et quand. De plus, nous expliquerons pourquoi les transmetteurs de pression stables sur le long terme représentent la condition pour optimiser les coûts dans le domaine exigeant des applications industrielles.

Exactitude = justesse + précision

Dans la technique de mesure, l‘exactitude se compose de la justesse et de la précision. On entend par justesse l‘approche de la valeur mesurée à la valeur réelle, alors qu‘on entend essentiellement par précision la reproductibilité du résultat de mesure dans des conditions
identiques. Ainsi, un instrument de mesure précis indique la même valeur à chaque mesure. Cette valeur peut être juste ou fausse. C‘est seulement lorsque cette valeur est juste que l‘instrument aussi est exact. Ainsi, un instrument exact doit être aussi bien juste que précis. Chaque fois qu‘on parle d‘exactitude de valeurs mesurées, on parle en fait du décalage maximal de la valeur mesurée. Celui-ci est indiqué en pourcentage de l‘ensemble de la plage de mesure. Ce décalage maximal autorisé constitue l‘incertitude dont est affectée la valeur
mesurée. C‘est pourquoi on emploie souvent le terme incertitude de mesure ou incertitude de valeur mesurée.

La température influence la valeur mesurée

Différents facteurs extérieurs ont une influence sur la valeur mesurée. C‘est pourquoi on indique séparément dans les fiches techniques les facteurs correspondants d‘incertitudes de mesure. Concernant les transmetteurs de pression, la température constitue le principal facteur d‘influence sur l‘exactitude de mesure, à côté de l‘incertitude de mesure de pression proprement dite. Par souci de simplification, il y a la plupart du temps une inexactitude de base en cas de température ambiante (20 - 25°C en règle générale). De plus, on indique aussi
les erreurs qui apparaissent du fait de températures plus élevées ou plus basses. Elles sont indiquées, de manière typique, en écart de pourcentage par 10 K.
Ce sont aussi bien les températures du fluide ainsi que celles de l‘air ambiant qui peuvent avoir une influence considérable sur la valeur mesurée. Si on emploie maintenant un transmetteur à température ambiante environ, il est possible de négliger l‘influence de la température.

Décalage de la valeur mesurée en cas de température ambiante

Le décalage du point zéro et de la valeur finale, ainsi que la non-linéarité et l‘hystérésis (résumées la plupart du temps en une valeur en tant que NLH) constituent les indications les plus importantes pour la température ambiante. Ces décalages sont résumés - pas additionnés - dans le décalage de valeur mesurée en cas de température ambiante
(appelé aussi chez Trafag exactitude @25°C). Lorsque dans une application, avant le fonctionnement proprement dit, la valeur mesurée du transmetteur de pression est mise à zéro dans la commande, alors seule la valeur NHL est importante de facto pour la fonctionnalité de la machine. Car du fait de la mise à zéro, l‘erreur de point zéro - et ainsi souvent aussi une grande partie du décalage de la valeur finale - est éliminée pour l‘application concrète. C‘est le cas par exemple lorsqu‘une pression de pompe est surveillée et toutes les valeurs mesurées sont mises sur 0 au démarrage dans la commande - dans la mesure où la pression de la pompe est toujours de 0 bar au démarrage de l‘installation.

Important seulement pour NLH: en cas de commande de la machine par modifications de pression

Lorsqu‘on a seulement besoin de la modification de la pression pour la commande de la machine, alors seule la valeur NHL est décisive également. En cas de commandes hydrauliques (ou pour des pompes aussi), en cas de certain décalage de la valeur de consigne, une action doit être provoquée, par exemple réenclencher la pompe ou ouvrir une vanne, afin de maintenir la pression existante dans une fenêtre étroitement contrôlée. Ainsi, la pression effective pour l‘état souhaité – qu‘elle soit par exemple effectivement de 10,0 bar ou 9,98 bar - est de moindre importance; car la plupart des machines sont réglées individuellement sur certains paramètres de base lors de la mise en service. Ainsi, il n‘y a plus que la précision - donc essentiellement la valeur NLH y compris la reproductibilité - qui joue un rôle. La justesse absolue passe au second plan.
Dans la plupart des autres cas, où on n‘exige pas seulement la précision mais aussi l‘exactitude, le décalage du point zéro et de la valeur finale est tout aussi important que la valeur NHL. Ainsi, c‘est l‘indication du décalage de la valeur mesurée qui joue un rôle en cas de température ambiante.

La température influence le décalage de la valeur mesurée: effets offset et d‘hystérésis

Il se passe la même chose avec les erreurs induites par la température: si, une fois une température de service statique atteinte, le transmetteur est mis sur zéro dans la commande, ou – ce qui est plus souvent le cas – s’il s’agit seulement du réglage en cas de décalages d’une valeur de consigne dans les mêmes conditions, par exemple lors de la mise en service, le capteur de température du transmetteur n’a pas de grande importance. Le décalage de la valeur mesurée du transmetteur de pression en raison de l’influence de température est également divisé en effets offset et effets d’hystérésis. Les effets d’hystérésis ont, du moins, toujours de l’importance s’agissant de rapports de température non statiques dans une application. Il faut dorénavant prendre en compte lors de la sélection du produit s’il faut compenser ou pas les effets de température de la mesure de pression. Car la compensation d’influences de température s’agissant d’un transmetteur de pression signifie plus de travail dans la fabrication, ce qui se répercute sur le prix du produit.

Mesure de la valeur exacte de pression: intérêt de la bande d‘erreur totale

Lorsqu’il faut mesurer la valeur exacte de la pression dans une application – par exemple lors de la surveillance de charges pour laquelle il faut tirer les conséquences des forces agissantes -, et cela devant être réalisé dans des conditions de températures variables, la bande d‘erreur totale (TEB Total Error Band) est décisive. Tous les différents décalages y sont réunis. Comme l’erreur totale augmente lorsque le décalage de la température ambiante augmente, ces données sont indiquées dans les fiches techniques Trafag d’une part en se rapportant aux valeurs finales de la plage de température compensée. D’autre part l’indication de l’erreur totale concernant le déroulement de la température de service est représentée dans un graphique.

Influences sur la stabilité à long terme: vieillissement, conditions de fonctionnement, etc.

L’ensemble des spécifications du fabricant se rapporte aux conditions «ex-works». Au fur et à mesure de l’utilisation du transmetteur de pression, le décalage de valeurs mesurées augmente en règle générale, en raison des phénomènes de vieillissement, de la fatigue du matériau et de l’usure. Ce processus est très individuel et dépend des conditions d’utilisation, de la technologie des capteurs utilisée et du design et de la qualité du transmetteur dans son ensemble. Alors que la technologie développée par Trafag de la couche-mince-suracier présente un comportement asymptotique de la dérive à long terme qui oscille sur une valeur en dessous du triple de la valeur annuelle, il existe des produits concurrents qui, lors de tests de durée de vie, montrent pendant de nombreuses années une augmentation presque linéaire, voire parfois progressive des décalages de la valeur mesurée. Une température élevée se manifeste particulièrement par une influence considérable sur la stabilité à long terme. Lorsqu’on utilise, par exemple, un transmetteur de pression avec une valeur
d‘exactitude ex-works de 0,3 %, celui-ci peut devenir inutilisable au bout de quatre à cinq années seulement – même en cas de taux de dérive faibles de 0,1 % par an.
Pour les machines et installations de grande valeur et chères, la durée de vie et la stabilité à long terme d’un transmetteur de pression doivent être particulièrement élevées. Car une interruption de service – voire un arrêt de la production – implique rapidement une augmentation des coûts. Pour cette raison, il faut choisir un transmetteur de pression pour lequel l’exactitude est garantie sur de nombreuses années. Il n’est donc pas indiqué d’économiser lors de l‘acquisition de transmetteurs de pression.

Technologie supérieure Trafag couchemince-sur-acier

L’avantage des transmetteurs de pression Trafag joue ici un rôle important: la première année, ils présentent de manière typique une dérive de moins de 0,1 %. Même au bout de dix ans, les valeurs mesurées dévient, la plupart du temps, de moins de 0,3 % de l’état
de livraison.
Comme il n’y a pas de tests ou de critères de contrôle normalisés, Trafag a établi quelques tests de durée de vie forcés lesquels montrent les points faibles des instruments de manière très efficace. L’un des tests les plus rigoureux est le test de la variation de charges, lors duquel on teste 20 millions de cycles de charge avec une pression nominale de 1,5 fois au moins. Les transmetteurs de pression concurrents qui ont réussi ces tests, sans que le capteur ne soit endommagé, sont très rares. Par contre, les capteurs Trafag «couche-mince-sur-acier» présentent une dérive sensiblement inférieure à 0,05 %, même au bout de 20 millions de tests de variation de charge; c.-à-d. ils restaient pratiquement dans leur état d’origine et n’étaient pas endommagés. Pour les fabricants de machines et installations lesquelles sont censées fonctionner correctement durant de nombreuses années et sans avoir de défaillances, le fait que la technologie de capteur qu’ils ont installée fonctionne toujours même après des années d’exploitation dans des conditions très dures, relève du plus haut intérêt. Car, dans les applications industrielles, l’exactitude, la justesse et la précision sont, avec une excellente stabilité à long terme du signal de mesure, incontournables.

Des tests extrêmes avec changement de charge montrent qu’après 10 ou 20 millions de cycles et une pression nominale double, les capteurs Trafag sont encore stables et s’écartent généralement de moins de 0.1 % de la valeur initiale.