Les capteurs, présents dans de nombreux domaines (industrie, climatologie, météorologie, chimie, analyses physico-chimiques, recherche…) apparaissent souvent comme des boîtes « noires » donnant la valeur d’une grandeur physique (température, flux, débit…). Le but du cours est de voir ce qui se cache dans la boîte, c’est-à-dire la physique sous-jacente aux capteurs (phénomènes physiques exploités), les caractéristiques et limitations d’un capteur (un capteur n’est jamais parfait !) et toutes les notions relatives à la mesure. Cela pour amener les étudiants à savoir faire un choix de capteurs en fonction de différents critères (métrologiques, de précision, technologiques, économiques, de sécurité, de fiabilité).
Cours
Le cours s’articule en cinq parties :
1. Généralités sur les capteurs et la métrologie
Mesurande, importance de l’étalonnage, capteurs actifs et capteurs passifs, grandeurs d’influence, caractéristiques métrologiques d’un capteur, régime dynamique (rapidité, réponse en fréquence)
2. Généralités sur la mesure
Aspects statistiques de la mesure, notions de bruit et d’erreurs sur la mesure, limites de détection et de quantification
3. Capteurs de température
Thermoélectricité : thermocouples - Conductivité électrique dans les matériaux : thermométrie par résistance et thermistances - Température mesurée/température à mesurer (auto-échauffement) - Pyrométrie optique
4. Capteurs optiques
Bases de radiométrie/photométrie - Les photorécepteurs de l’œil - Caractéristiques métrologiques propres aux capteurs optiques (détectivité, bruit, Noise Equivalent Power) - Photoconducteurs, photodiodes - Capteurs émissifs : le photo-multiplicateur (PM), les galettes de micro-canaux ; capteurs d’images : principe des CCD
5. Capteurs de pression de vide
Transferts thermiques dans les gaz : jauges Pirani - Ionisation dans les gaz : jauges à ionisation de type Penning ou Bayard Alpert)
Tavaux dirigés
Travaux sur des problèmes en lien avec les notions vues en cours.
Evaluation
Exposé oral (projet d'étude d'un capteur) et examen écrit
Session 2
