PHYSIQUE DES CAPTEURS (Semestre 2) 3 ECTS Cours (16h): Emmanuel COTTANCIN (emmanuel.cottancin@univ-lyon1.fr) T.D. (14h): Michel Farizon (m.farizon@ipnl.in2p3.fr) MCC: contrôle continu intégral (3 notes) Capteur: boite « noire »  T, Flux, P, Débit … But du cours: Physique sous-jacente aux capteurs (voir ce qui se cache dans la boite) (Thermo-électricité, conductivité électrique, transferts thermiques, optique, radiométrie) Caractéristiques et limitations d’un capteur: un capteur n’est jamais parfait!! Vous amener à pouvoir faire un choix de capteur en fonction de différents critères d’exigence (métrologiques, technologiques, économiques, sécurité, fiabilité)

Importance de la mesure Industrie: instrumentation, contrôle-qualité (capteurs de position, de température, de pression, optiques…) Aéronautique, aérospatial, automobile : « engins » truffés de capteurs Météorologie, climatologie: capteurs de pression, température, d’humidité, anémomètre, altimètre … Chimie: pHmètre, mesureur de conductivité, capteurs électrochimiques … Analyse physico-chimique: chaîne de spectrométrie de masse (capteurs (ex: galette de microcanaux)) Recherche: domaine du vide, optique, rayonnement nucléaire, physique du solide, physique de l’atmosphère, physique de l’environnement, physique théorique… Enseignements: travaux pratiques: mesures réalisées avec des capteurs!!

Cours en 4 parties Chapitre I. Généralités sur les capteurs Mesurande, importance de l’étalonnage Capteurs actifs et capteurs passifs Grandeurs d’influence Caractéristiques métrologiques d’un capteur sensibilité, incertitude, finesse, fidélité, justesse, précision, … Régime dynamique: rapidité, réponse en fréquence, bande passante, échantillonnage

Chapitre II. Capteurs de température Thermocouples: thermoélectricité Thermométrie par résistance Thermistances Température mesurée ≠ Température à mesurer Pyrométrie optique Conductivité versus température (métaux, SC)

Chapitre III. Capteurs optiques Bases de radiométrie/photométrie Caractéristiques métrologiques propres aux capteurs optiques (détectivité, bruit, Noise Equivalent Power) L’oeil Photoconducteurs Photodiodes Capteurs émissifs: le PM, Galettes de microcanaux Capteurs d’image, principe des CCD (Charge-Coupled Device) Photorécepteur de la rétine Avalanche Photodiode (APD) PM: photomultiplicateur Pixel view CCD camera

Chapitre IV. Capteurs de mesure du vide Transfert thermique dans les gaz (ex: jauge Pirani) 102-10-3 mbar Ionisation dans les gaz (jauge à ionisation de type Penning ou Bayard Alpert) 10-3-10-10 mbar aspect de la décharge dans un tube en "T" vers 1 Torr ddp ~ 2000 volts A gauche deux jauges triodes à cathode chaude, à droite deux jauges de Pirani Bayard-Alpert Ionization Gauges

Contrôle continu intégral (3CC): Modalités de contrôle des connaissances Contrôle continu intégral (3CC): CC1 (environ 30’): questions de cours CC2: exposé (15’) par binôme (recherche sur un capteur donné dans un domaine à définir) CCFinal (durée: 2h): exercices + questions de cours