Mesure de pression : 7 raisons de choisir les capteurs de pression à membrane céramique

Quels sont les différents types de capteurs de pression à membrane ?

Dans l’industrie, les capteurs de pression à membrane les plus courants sont d’abord ceux à membrane métallique avec jauges de contrainte, largement utilisés pour leur robustesse, leur précision et leur large plage de mesure, notamment en hydraulique, pneumatique et énergie. En process industriel, les capteurs à membrane céramique capacitive sont également très répandus, en particulier pour les fluides agressifs et la mesure de niveau hydrostatique. Enfin, les capteurs à membrane silicium piézorésistive (MEMS) dominent les applications automobile et électronique grâce à leur miniaturisation et leur faible coût, mais restent moins utilisés en process lourd. Selon l’application, ces technologies peuvent être déclinées en capteur de pression relative, capteur de pression absolue ou capteur de pression différentielle, afin de répondre aux différents besoins de mesure industrielle.

La cellule CERTEC® de VEGA utilise une membrane en céramique résistante à l’abrasion, intégrée dans le capteur et associée à un corps de cellule formant un condensateur. Sous l’effet de la pression du fluide, la membrane se déforme très légèrement, ce qui modifie la capacité électrique du condensateur. Cette variation est ensuite convertie par l’électronique du capteur en un signal électrique proportionnel à la pression mesurée. En bref : quand les contraintes de matériau sont énormes et imposent des exigences particulières à la cellule de mesure.

Avec sa précision et sa fiabilité, le capteur de pression avec cellule de mesure et membrane céramique est l'un des principes de mesure polyvalents et robustes qui ont fait leurs preuves dans l'industrie de process. Il déploie toutes ses capacités dans de nombreux cas, que ce soit pour mesurer des niveaux de remplissage ou des pressions de produits chimiques agressifs, dans les zones à contraintes d'hygiène ou à risque d'explosion, en cas de variations rapides de température, en présence de condensation, ou encore avec des pressions ou des températures extrêmes.

Si la résistance aux chocs thermiques est souvent un souci pour de nombreux capteurs de pression à cellule de mesure céramique, la capacité exceptionnelle de compensation de la cellule de mesure CERTEC® VEGA apporte une solution fiable dans ce domaine. Un capteur de température supplémentaire détecte la moindre variation derrière la membrane, ce qui élimine définitivement l'influence de la température. Cependant, la cellule de mesure céramique capacitive CERTEC® en céramique saphir est encore plus performante : elle fait partie des cellules de mesure de pression les plus robustes et les plus résistantes.
En bref : quand les contraintes de matériau sont énormes et imposent des exigences particulières à la cellule de mesure.

Même pour des capteurs de pression à membrane affleurante

Dans les process difficiles, les capteurs de pression à cellules de mesure métalliques se heurtent souvent à leurs limites à cause des frottements, de la corrosion, des températures élevées et de l'usure. Les cellules de mesure en céramique CERTEC®, en revanche, sont extraordinairement résistantes, 10 fois plus que l'acier inoxydable. 
Des techniques de production les plus exigeantes aux boues contenant des résidus métalliques, en passant par les particules solides de sable dans les produits : dès qu'une technique de mesure doit faire preuve d'une exceptionnelle résistance aux produits chimiques, aux températures extrêmes ou à la pression, la céramique CERTEC® est la solution. 
Même les détergents classiques ou les nettoyages mécaniques à la brosse ne laissent pas la moindre trace sur la cellule de mesure.

Transmetteur de pression à cellule céramique : excellente stabilité à long terme

Les capteurs de pression à cellule de mesure céramique CERTEC® déterminent des mesures fiables pratiquement sans aucune dérive du signal de sortie. Ils dépassent de loin les cellules de mesure métalliques en termes de stabilité à long terme.

La dérive est un phénomène qui s'installe sournoisement dans les instruments de mesure. Dans les capteurs de pression à cellule métallique, on constate souvent une dérive à long terme liée au vieillissement de la cellule. Au bout d'un certain temps d'utilisation, la fine membrane métallique fatigue et revient de moins en moins souvent à son point zéro déterminé. L'utilisateur doit alors compenser la dérive par un réétalonnage.

Les cellules de mesure céramiques CERTEC® fonctionnent pratiquement sans aucune dérive. La dureté du matériau réduit assez l'amplitude des mouvements pour qu'elles subissent nettement moins de fatigue matérielle. Les cellules de mesure céramiques à étalonnage automatique prolongent nettement les intervalles de réétalonnage.

Compatibilité chimique par types de capteur de pression

Pour les applications de mesure dans des process très corrosifs, on a généralement deux options : soit on utilise des matériaux spéciaux – mais souvent chers –, soit on opte pour la céramique. Les cellules de mesure en céramique CERTEC® évitent à coup sûr toute interaction avec les produits à mesurer. Contrairement aux cellules de mesure métalliques, elles présentent une résistance chimique accrue contre de nombreux liquides et gaz agressifs. Elles sont donc compatibles avec la majorité des produits de process. À l'inverse du métal, la céramique est universelle : ses applications vont de l'eau salée aux liquides les plus acides. Les alternatives les plus onéreuses, comme les cellules métalliques à revêtement en tantale, sont désormais cantonnées aux véritables extrêmes.

Au delà des limites des capteurs de pression piézorésistifs ou piézoélectrique

En cas de variations brutales de charge, les cellules céramiques prennent l'avantage sur les cellules métalliques : elles sont pratiquement 200 fois plus résistantes à la surcharge. C'est notamment grâce à la structure des capteurs. En effet, une cellule de mesure typique se compose d'une membrane et d'un corps de base en céramique. En cas de forte pression, la membrane céramique se plaque contre le corps de base, ce qui lui permet de résister sans problème.

Capteur de pression fonctionnement précis sur de faibles plages de pression

Les moindres variations de pression, même de quelques millibars, sont détectées.

Pour détecter des variations de pression, les cellules de mesure métalliques ont besoin d'un produit intermédiaire de transmission, l'huile. Le principe reste identique qu'il s'agisse de mesurer des variations importantes ou des fluctuations de quelques millibars. Cela signifie que même pour des variations minimes, il faut une membrane relativement grande afin de détecter les changements avec fiabilité.

Les cellules de mesure céramiques CERTEC® ne rencontrent pas ce problème : comme elles fonctionnent sans huile, elles maîtrisent les plages de mesure réduites tout en restant compactes et utilisables avec de petits raccords process.

Le capteur de pression 4-20 mA le plus fiable sur de l'hydrogène

En raison de sa faible taille, l'hydrogène peut pénétrer et même traverser le métal. Plus la membrane est fine, plus le phénomène est rapide. Lorsque l'hydrogène se diffuse dans la membrane et la traverse, il réagit avec l'huile située derrière. Cela provoque des accumulations d'hydrogène qui affectent durablement les performances de mesure.

La situation est très différente dans les cellules de mesure céramiques : même l'hydrogène est incapable de s'y diffuser et donc d'affecter leur durée de vie. Ainsi, la supériorité en matière de perméabilité à l'hydrogène s'ajoute aux nombreux avantages des cellules de mesure céramiques.

Depuis que VEGA a mis sur le marché ses capteurs de pression VEGABAR à cellule de mesure céramique capables de supporter les changements rapides de température grâce à leur excellente résistance à la surcharge, les tenants des cellules de mesure métalliques commencent à manquer d'arguments. En effet, même pour les applications hygiéniques – qui sont clairement le domaine réservé des capteurs de pression à membrane métalliques affleurantes–, la céramique CERTEC® est une innovation qui présente des atouts certains : outre sa résistance chimique, elle supporte les températures extrêmes et s'avère tellement robuste qu'elle est même insensible aux éventuelles particules abrasives dans les liquides.

Les capteurs de pression à cellule de mesure céramique sont fabriqués dans l'un des matériaux les plus résistants au monde et possèdent 7 arguments pour convaincre : ils sont résistants à l'usure, ne subissent pratiquement aucune dérive, fonctionnent avec des séparateurs sans huile de remplissage, sont compatibles avec de nombreux produits de process, sont stables à long terme, résistants à la surcharge, conviennent aux plages de mesure réduites et, pour terminer, s'avèrent supérieurs en termes de perméabilité à l'hydrogène. Pour les utilisateurs, c'est la voie ouverte vers d'innombrables domaines d'application.