Dans cet article, nous vous montrerons ce que les effets de la température (non désirés) peuvent affecter le résultat de mesure lorsque l’on travaille avec des jauges de contrainte. Vous y trouverez également une aide pratique sur la façon dont vous pouvez réduire considérablement ces effets voir même les compenser entièrement. La plupart des aspects importants sont regroupés ensemble dans une liste de contrôle à la fin de l'article.

Les changements de température pendant une mesure avec des jauges de contrainte peuvent avoir fréquemment des effets indésirables sur le résultat de cette mesure. Heureusement un certain nombre d'options sont disponibles : par exemple de faire le « bon » choix de la jauge de déformation, de prendre celle qui adaptent au mieux à l'application, de réaliser le câblage en montage de Wheatstone pour bénéficier des avantages d’un demi pont ou d’un pont complet mais également par des solutions informatiques dans le but de compenser en grande partie les effets de température.

Une attention particulière doit être portée à ces deux caractéristiques d'influence :

• Déformation du matériau (« Contrainte apparente »)
• Effets résultant de la résistance du câble de mesure.

Que devrait-on faire au sujet de la déformation matériau (« Contrainte apparente ») ?

Les matériaux, qui sont mesurés, se déforment à mesure que la température augmente. Cette déformation est décrite par le coefficient d'extension du matériau. Cette valeur dépend du matériau. Pour l'acier, c'est approximativement 11 µm/m/°C, par exemple, cela signifie une déformation de 11 µm/m pour une différence thermique de plus ou moins un degré Celsius. Cette déformation, influencée par des changements de température, est finalement une contrainte « apparente », en d'autres termes une contrainte sans aucune charge.

En plus de ces deux facteurs principaux, il y a d'autres caractéristiques pour lesquelles les effets de température jouent un rôle.

La somme de ces effets peut être ignorée et cependant peut être habituellement résolue par une compensation informatique (voir l'explication sur la compensation informatique ci-dessous).

Puisque les différentes branches sont parcourues avec signe différent dans le montage en pont de Wheatstone, il y a une possibilité de compensation. Cet effet de compensation de température peut être démontré à partir de l'exemple d'une poutre en flexion :

Sous charge positive, l’élément sensible montre une contrainte d’extension (+) sur le dessus et de compression (-) sur le dessous. Si deux jauges de contrainte sont reliées dans un montage en pont de Wheatstone, le résultat est de doubler le signal. Si une contrainte due à la   température se produit, cette contrainte apparaît sur les deux jauges de contrainte avec le même signe. Avec le montage en pont, ces effets sont ainsi éliminés.

En plus de la jauge elle-même, l'amplificateur joue également un rôle important si l’on  considère les influences de la température. Ceci s'applique particulièrement pour les tensions thermoélectriques :

A cause de l'effet thermoélectrique, une tension électrique dépendante de la température se produit là où différents matériaux sont reliés. Les thermocouples se servent de cet effet. Cependant, ceci a également un effet sur le système de mesure à jauges de contrainte (erreur sur le zéro (signal de retour nul)).

La tension thermoélectrique peut être en grande partie compensée en utilisant un amplificateur à fréquence porteuse. Dans ce type d’appareil, l’alimentation se fait avec  tension sinusoïdale de sorte que le signal de mesure puisse être modulé au signal périodique. La démodulation est effectuée numériquement après que le signal soit passé par un filtre pass bande pour que les tensions thermoélectriques quasi statiques puissent être filtrées et non visibles en sortie de l’amplificateur.

La température ambiante des jauges de contrainte à trame pelliculaire est limitée par les matériaux employés. La plage maximum est autour de 300°C à 400°C. Si des mesures doivent être menées à températures plus élevées, des jauges de contrainte hautes températures qui fonctionnent selon différents principes doivent alors être employées.

Les limites de température des jauges de contrainte HBM sont :

• Série Y : 200°C
• Série M : 300°C
• Série C : 250°C
• Série G : 200°C
• Jauges pré-câblées : 150°C

Naturellement, on doit également observer la limite de température de la colle que vous employez. Si celle-ci devient molle par échauffements, la contrainte ne sera plus transférée correctement. Par conséquent, on doit tenir compte des limites de température de cette colle.  Les adhésifs sont divisés en deux catégories : colles à froid et colles à chaud. Leur polymérisation dépend de la température nécessaire au collage soit c’est la température ambiante ou c’est une température régulée d’un four. Les limites de température des colles HBM sont :

Collage à chaud :

• EP310S: 310°C
• EP150: 150°C
• P250: 250°C

Collage à froid :

• Z70: 120°C
• X60: 60°C
• X280: 280°C