Thermomètre à quartz : résolution, exactitude et étalonnage en bain

Un fournisseur japonais livre à votre usine un banc d'essai thermorégulé, accompagné des relevés d'un thermomètre à quartz (en japonais suisho ondokei 水晶温度計, ou kuotsu ondokei) et d'un certificat d'étalonnage JCSS. Les valeurs du bain s'affichent avec quatre décimales, par exemple 23,2501 °C.

Dans l'équipe, quelqu'un en conclut que la mesure est « exacte à 0,0001 °C près ». Le service qualité, lui, se demande si un certificat japonais est recevable dans un système qualité construit autour du Cofrac. Ce guide répond à ces deux questions.

Le thermomètre à quartz est un thermomètre à contact qui mesure la température à partir de la fréquence de résonance d'un cristal de quartz. Il détecte de très petites variations, mais la résolution (le pas de l'affichage) ne dit rien, à elle seule, de l'erreur de mesure ni de l'incertitude du résultat. La qualité du résultat dépend de l'étalonnage, de la dérive de la chaîne et des conditions de mesure.

Nous verrons le principe du capteur, le calcul de la résolution, la lecture d'un certificat JCSS face aux exigences européennes, l'étalonnage par comparaison en bain, puis la comparaison avec le SPRT, la Pt100, la thermistance et le thermocouple. Une liste de contrôle et un modèle de courriel pour le fournisseur japonais figurent à la fin.

Sommaire

1. Qu'est-ce qu'un thermomètre à quartz ?
2. Principe de fonctionnement
3. Résolution et exactitude : les chiffres
4. Lire un certificat d'étalonnage japonais (JCSS)
5. Étalonnage par comparaison en bain : pas à pas
6. Quartz, SPRT, Pt100, thermistance ou thermocouple
7. Ce qu'il faut vérifier dans la fiche technique
8. Quand la valeur fluctue
9. Liste de contrôle et questions au fournisseur japonais
10. Limites de ce guide
11. FAQ
12. Sources

Qu'est-ce qu'un thermomètre à quartz ?

Un thermomètre à quartz est une chaîne de mesure composée d'une sonde et d'un appareil qui lit une fréquence. La documentation technique de Yokogawa Test & Measurement le cite parmi les étalons de mesure servant à étalonner d'autres thermomètres.

La sonde se met en contact avec l'objet à mesurer. Contrairement au pyromètre (thermomètre infrarouge), qui déduit une température de surface du rayonnement émis, la lecture n'est valable qu'une fois que l'élément sensible, au bout de la sonde, a atteint la température de l'objet.

La lame de quartz n'est pas plongée nue dans le liquide : elle est protégée par une gaine. La chaleur doit traverser cette gaine pour atteindre le cristal. Même si l'appareil lit la fréquence rapidement, la sonde a donc besoin de temps pour suivre une variation de température.

On l'utilise surtout pour des observations fines, comme vérifier la stabilité d'un bain thermostaté ou mesurer un petit écart de température entre deux points. Il sert à évaluer en détail des variations de température, pas à remplacer tous les points de mesure d'une ligne de production.

La figure 1 montre l'architecture de base : le cristal vibre dans la sonde et un appareil séparé lit sa fréquence.

Figure 1 : le cristal vibre dans la sonde, l'appareil lit sa fréquence

La lame de quartz porte des électrodes et continue de vibrer grâce à l'énergie électrique fournie par le circuit oscillateur.

Les dimensions réelles, la disposition des électrodes et l'emplacement de l'électronique varient selon les modèles.

Principe de fonctionnement

Piézoélectricité et oscillation

Le quartz est une forme cristalline du dioxyde de silicium, et il est piézoélectrique : comprimé, il fait apparaître une charge électrique. Il présente aussi l'effet inverse et se déforme sous une tension. L'oscillation repose sur ces deux effets.

Dans le thermomètre, une tension alternative appliquée aux électrodes fait vibrer la lame. Le signal électrique produit par cette déformation revient au circuit, qui entretient la vibration et en extrait la fréquence.

Une lame de quartz ne produit pas seule un signal stable. Le résonateur est un composant passif : il lui faut un circuit oscillateur pour l'exciter et un circuit de lecture pour mesurer sa fréquence.

Les allume-gaz piézoélectriques illustrent le même lien entre force et électricité. On ne peut pas pour autant assimiler l'élément d'un allume-gaz et la lame d'un thermomètre, ni par le matériau ni par la structure.

Le thermocouple fonctionne autrement : il exploite l'effet Seebeck, une tension qui apparaît quand les jonctions de deux métaux différents sont à des températures différentes. Le thermomètre à quartz, lui, mesure la vitesse de vibration du cristal, pas l'amplitude d'une tension.

De la fréquence à la température

La fréquence de résonance d'une lame dépend de l'angle de coupe, de la forme et des dimensions : le mot « quartz » ne suffit donc pas à la définir. Selon la coupe, la fréquence réagit différemment à la température, et certaines coupes se prêtent mieux à la thermométrie. Le thermomètre à quartz de Hewlett-Packard de 1965 utilisait ainsi une coupe dite « LC » (linear coefficient), choisie pour sa réponse fréquence-température presque linéaire.

Le thermomètre utilise un élément sensible dont le décalage de fréquence avec la température se lit facilement. Cet élément est étalonné, et l'appareil garde en mémoire la relation entre fréquence et température.

Mesurer la fréquence et la convertir en température sont deux étapes distinctes. Comme la température provient d'une courbe d'étalonnage, une sonde associée aux mauvais coefficients donne une valeur fausse, même si le signal est parfaitement sain.

La figure 2 illustre cette conversion : on mesure la fréquence sur l'axe vertical et on lit la température correspondante sur l'axe horizontal.

Figure 2 : remonter de la fréquence à la température

On mesure f, puis on cherche la valeur de T correspondante sur la courbe d'étalonnage. Les points représentent les valeurs obtenues lors de l'étalonnage (schéma de principe).

Sur une plage donnée, la relation fréquence-température peut être proche d'une droite. Sur une plage large, ce n'est pas forcément le cas, et l'on ajoute au besoin des termes d'ordre supérieur pour corriger la courbure.

Cette correction de non-linéarité suit la même logique que la linéarisation d'autres capteurs. La fiabilité de la température dépend des points d'étalonnage et de la méthode de conversion, pas seulement de l'électronique de lecture.

Quartz d'horlogerie et thermomètre à quartz

Les montres à quartz utilisent aussi des résonateurs, mais conçus pour garder la même période quelle que soit la température. Une montre veut une base de temps stable ; un thermomètre veut une fréquence qui suit la température.

Selon Epson, le résonateur d'une montre à quartz est intégré au circuit oscillateur d'un circuit intégré. Il oscille en continu comme référence de la seconde, et le circuit en tire le signal qui entraîne la montre.

Un oscillateur à quartz thermostaté (OCXO) pour les télécommunications maintient le résonateur à température constante afin de stabiliser sa fréquence. Le thermomètre à quartz fait l'inverse : la dépendance de la fréquence à la température constitue la mesure elle-même.

Brancher un quartz de montre sur un fréquencemètre ne donne donc pas un thermomètre de précision. Il faut un élément conçu pour être sensible à la température, et ses données d'étalonnage.

Résolution et exactitude : les chiffres

Sensibilité et résolution

La sensibilité indique de combien la fréquence varie pour un écart de température donné ; c'est le facteur de conversion vers la température. Plus elle est élevée, plus l'écart de température correspondant à un pas de fréquence est petit, et plus les faibles variations deviennent visibles.

Un exposé de 1989 de la Société japonaise des propriétés thermophysiques donne l'exemple d'environ 1 kHz pour 1 K. Le modèle HP de 1965 avait la même pente, 1 000 Hz/°C, avec un résonateur proche de 28 MHz. À cette sensibilité, distinguer une variation de 0,1 Hz donne une résolution de 0,0001 °C, comme le montre la figure 3.

Figure 3 : convertir un pas de fréquence en pas de température

0,1 Hz divisé par 1 000 Hz/°C donne 0,0001 °C. C'est une résolution, pas une garantie d'erreur.

Sur une plage où la sensibilité peut être considérée comme constante

ΔT = ΔfS

ΔT = 0,11 000 = 0,0001 °C

ΔT : écart de température [°C] ; Δf : écart de fréquence [Hz] ; S : sensibilité [Hz/°C]. Un écart de 1 K équivaut à un écart de 1 °C.

Le même raisonnement donne la température elle-même si l'on suppose une simple droite. L'équation d'étalonnage ci-dessous est fictive et ne sert qu'à montrer les étapes ; ce ne sont pas les coefficients d'un appareil réel.

L'étape clé consiste à prendre l'écart par rapport à la fréquence de référence. Diviser toute la fréquence mesurée par la sensibilité ignore le point de référence et donne un nombre sans signification.

Une vraie équation d'étalonnage a aussi une plage de température et des coefficients définis. Attention aux unités : saisir une fréquence en kHz dans une équation écrite en Hz donne une température fausse.

Temps de porte, résolution et cadence de mise à jour

Selon l'architecture du fréquencemètre, la fréquence s'obtient souvent en comptant les cycles pendant un temps de porte. Allonger la durée de mesure améliore la résolution, au prix d'une mise à jour moins fréquente. L'article HP de 1965 indique une résolution de 0,0001 °C avec une lecture de 10 secondes, les lectures plus rapides donnant une résolution plus grossière en proportion.

Distinguez la cadence de mise à jour de l'appareil et le temps de réponse propre de la sonde. Vous saurez ainsi si une lecture paraît « lente » à cause du compteur ou du transfert de chaleur vers la sonde.

Résolution, répétabilité et incertitude

Le point fort du thermomètre à quartz est de suivre de petites variations de température, et il donne le meilleur de lui-même dans un environnement stable. Il est utile pour observer la dérive d'un bain dans le temps ou mesurer l'écart entre deux positions.

C'est ici que résolution et biais se séparent. Si l'affichage avance par pas de 0,0001 °C mais que la valeur est décalée de 0,02 °C par rapport à la référence, la finesse de l'affichage n'efface pas ce décalage. Ces 0,02 °C sont un chiffre fictif destiné à illustrer la différence, pas une exactitude annoncée ; une valeur mesurée n'a de sens qu'avec le résultat d'étalonnage et l'incertitude de la référence.

La figure 4 sépare les trois notions que l'on confond souvent.

Figure 4 : des décimales fines ne font pas une température fiable

Le pas d'affichage, la dispersion entre lectures et le décalage par rapport à la référence sont trois questions différentes.

Résolution : le pas entre deux valeurs voisinesOn distingue 23,2500 → 23,2501 °C

Répétabilité : les lectures concordent-elles dans les mêmes conditions ?Examiner la dispersion, y compris les fluctuations du bain et de l'appareil

Biais et incertitude : correction et confianceCorriger le décalage par rapport à la référence, puis évaluer l'incertitude (référence, répartition de température, autres sources)

Corriger le biais ne supprime pas l'incertitude liée à l'étalonnage et à l'environnement de mesure.

Une fiche technique historique le montre clairement. Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques publiées par HP en 1965 pour ses thermomètres à quartz. Il s'agit d'un appareil ancien, cité uniquement pour montrer l'écart possible entre ces chiffres.

Caractéristique (HP, 1965)	Valeur annoncée	Ce qu'elle indique
Résolution	Jusqu'à 0,0001 °C	Le pas d'affichage seulement
Stabilité à court terme	Moins de ±0,0002 °C d'une lecture à l'autre	Répétabilité à température constante
Linéarité (absolue)	Mieux que ±0,02 °C de 0 à 100 °C ; ±0,15 °C de −40 à 230 °C	Plus proche des limites d'erreur, selon la définition HP de 1965 ; dépend de la plage et ne constitue pas une incertitude
Dérive du zéro à long terme	Moins de ±0,01 °C sur 30 jours	D'où l'importance du réétalonnage
Temps de réponse (eau circulant à 0,6 m/s)	63,2 % en moins de 1,0 s ; 99,9 % en moins de 6,9 s	Réponse de la sonde dans des conditions d'écoulement précisées

Une haute résolution suppose aussi une température homogène et stable, qu'il faut obtenir indépendamment de l'affichage. Si le bain présente un gradient, l'écart de position entre les sondes s'ajoute à l'écart que l'on veut mesurer et devient difficile à distinguer d'un biais de l'appareil.

Le principe de mesure ne décide pas seul de la meilleure solution. Comme pour le choix entre thermocouple et sonde à résistance, la forme de la sonde et les conditions d'installation entrent en ligne de compte.

Lire un certificat d'étalonnage japonais (JCSS)

Un équipement venu du Japon peut être accompagné d'un certificat JCSS. Le JCSS (Japan Calibration Service System) est le système d'accréditation des laboratoires d'étalonnage prévu par la loi japonaise sur la métrologie (Keiryo-ho). Il est géré par IAJapan, le centre d'accréditation du NITE (National Institute of Technology and Evaluation), un rôle comparable à celui du Cofrac en France.

Voici ce que ce système signifie pour un lecteur hors du Japon :

• Référentiel d'accréditation : le NITE cite l'ISO/IEC 17025 (en France, NF EN ISO/IEC 17025), la loi sur la métrologie et les textes associés comme critères d'accréditation JCSS.
• Traçabilité : le JCSS exige une traçabilité aux étalons nationaux japonais (réalisés par le NMIJ, l'institut national de métrologie, ou des instituts désignés). Le certificat documente donc le raccordement aux références indiquées ; comme en France, examinez la chaîne de traçabilité et la portée d'accréditation du laboratoire.
• Reconnaissance internationale : IAJapan est signataire des accords de reconnaissance mutuelle (MRA) de l'ILAC et de l'APAC. Selon le NITE, les laboratoires accrédités pour le MRA international peuvent émettre des certificats portant la marque ilac-MRA, reconnus à l'étranger. Vérifiez que la marque figure bien sur votre certificat au lieu de le supposer.
• Incertitude : le certificat type du NITE donne l'incertitude élargie avec un facteur d'élargissement k = 2, soit une probabilité de couverture d'environ 95 %. Vérifiez sur votre propre certificat les valeurs de U et de k et la probabilité de couverture indiquées.
• Pas de date d'expiration : selon le NITE, un certificat JCSS n'a pas de durée de validité. C'est l'utilisateur qui fixe et réévalue la périodicité de réétalonnage selon l'usage, les dérives observées et les exigences applicables.

Côté européen, le Cofrac est signataire des accords de reconnaissance d'EA et de l'ILAC. Un certificat JCSS portant la marque ilac-MRA relève donc du même cadre de reconnaissance qu'un certificat Cofrac, mais son acceptation reste une décision de votre système qualité. Dans l'automobile, l'IATF 16949 attend en principe un laboratoire externe accrédité ISO/IEC 17025 pour l'étalonnage concerné : vérifiez la portée d'accréditation et, en cas de doute, les exigences de votre client.

Au Maroc, le SEMAC (Service Marocain d'Accréditation) accrédite les laboratoires selon la NM ISO/IEC 17025, et certains laboratoires marocains d'étalonnage en température sont accrédités par le Cofrac. Le statut de reconnaissance internationale de chaque organisme est à vérifier auprès de lui ou dans la base de l'ILAC.

L'étalonnage établit l'écart entre l'instrument et une référence ; ce n'est pas un ajustage de l'affichage. Le résultat de base est cet écart, consigné avec les conditions de mesure et son incertitude.

Vérifiez la convention de signe du certificat : si l'erreur d'indication est définie par E = indication − référence, la correction à ajouter à l'indication est C = −E. Une correction appliquée dans le mauvais sens double l'erreur au lieu de l'annuler.

Si le certificat donne des valeurs de correction, décidez en interne comment et où les appliquer.

Étalonnage par comparaison en bain : pas à pas

Dans un étalonnage par comparaison, on place l'instrument à étalonner (l'instrument en essai) et un thermomètre de référence dans le même milieu thermique, puis on relève l'écart entre leurs indications. Fluke présente les bains liquides comme le milieu le plus stable et le plus homogène pour ce travail.

Les étapes ci-dessous décrivent des principes ; la procédure de votre laboratoire et la notice du fabricant du bain priment.

1. Définir le besoin. Fixez la plage de température utile et l'écart acceptable. Une vérification limitée à la température ambiante ne demande pas les mêmes points d'étalonnage qu'une couverture complète d'un procédé de chauffe.
2. Rapprocher les éléments sensibles. Placez les zones sensibles de la référence et de l'instrument en essai près l'une de l'autre. Une extrémité qui touche la paroi métallique ou le fond prend une température différente de celle du liquide.
3. Aligner sur l'élément sensible, pas sur l'extrémité. Positionnez chaque sonde selon l'emplacement de son élément sensible interne, et non selon le bout de la gaine. Respectez la profondeur d'immersion requise pour chaque sonde, même si les longueurs immergées ne sont pas identiques, afin que les deux éléments soient dans la même zone de température.
4. Contrôler l'immersion. Si la valeur change quand vous modifiez la profondeur, soupçonnez une conduction thermique le long de la tige (effet de tige) ou un gradient de température. L'immersion requise varie selon la sonde : n'utilisez pas un doigt de gant trop court pour assurer l'immersion nécessaire.
5. Lire par paires. Une fois le bain stabilisé, lisez la référence et l'instrument en essai par paires, et répétez plusieurs fois. Lire d'abord toutes les valeurs d'une sonde, puis celles de l'autre, fait entrer la dérive du bain dans l'écart.
6. Consigner les conditions pour reproduire la mesure. Notez la consigne, les deux lectures, les numéros de série des sondes, les conditions d'immersion, les coefficients d'étalonnage utilisés et l'intervalle de lecture. La comparaison avec le dernier étalonnage devient alors simple.

La figure 5 montre la disposition : zones sensibles rapprochées, dans la même zone du bain, loin des parois et du fond.

Figure 5 : disposition dans le bain pour comparer à la même température

Rapprochez les zones sensibles de la référence et de l'instrument en essai, et tenez-les loin des parois et du fond. L'immersion requise par chaque sonde passe en premier.

Pour choisir ou vérifier un bain, Fluke met en avant quelques critères :

• Stabilité et homogénéité : un bain peut être stable dans le temps sans être homogène. Contrôlez les gradients verticaux et horizontaux dans la zone d'essai.
• Immersion de la référence : une référence longue, comme un SPRT, immergée seulement à la profondeur d'une sonde d'essai courte peut subir un effet de tige.
• Fluide : Fluke recommande une viscosité de 50 centistokes au plus à la température de régulation ; la stabilité varie selon le fluide et la température.
• Dimensions de la cuve : prévoyez la place pour une immersion correcte, du liquide sous les sondes et un espace entre les sondes et la paroi.

Sur une tuyauterie de procédé, la tenue en pression et la résistance à la corrosion sont des questions à part. Un doigt de gant protège le capteur du fluide de procédé, mais ajouter une protection modifie aussi la façon dont la mesure suit les variations de température.

Un capteur à double élément comporte deux éléments sensibles permettant deux mesures ; leur indépendance dépend du câblage et de l'électronique. C'est un choix de construction, indépendant du principe de mesure à quartz.

Quartz, SPRT, Pt100, thermistance ou thermocouple

En usine, les thermocouples et les sondes à résistance de platine (comme la Pt100) sont les plus répandus. Pour les comparer au thermomètre à quartz, listez d'abord la plage et les conditions d'installation nécessaires, plutôt que de vous fier à celui qui « paraît » le plus précis.

Le tableau ci-dessous compare les principes selon la grandeur mesurée et les points à vérifier au choix.

Critère	Thermomètre à quartz	Sonde platine (Pt100)	Thermocouple
Grandeur mesurée	Fréquence de résonance	Résistance électrique	Force électromotrice thermoélectrique
Usage typique	Petits écarts de température, contrôles de stabilité	Mesure industrielle et de précision	Large usage industriel, y compris haute température
Points de vigilance électriques	Oscillation, mesure de fréquence, courbe d'étalonnage	Courant de mesure, résistance des fils, auto-échauffement	Compensation de soudure froide, câble de compensation
Spécifications à lire	Sonde et appareil comme un ensemble	Norme de l'élément et caractéristiques de l'indicateur	Type, section du fil, tube de protection, indicateur

Quelques repères utiles quand la spécification japonaise et la vôtre ne citent pas les mêmes références :

• SPRT (thermomètre à résistance de platine étalon) : dans l'EIT-90 (ITS-90), l'échelle internationale de température, le SPRT est l'instrument d'interpolation de 13,8033 K à 961,78 °C. En étalonnage par comparaison, il sert souvent de référence ; l'exemple de bain de Fluke en utilise un.
• Pt100 : les sondes platine industrielles sont classées par tolérance selon l'IEC 60751 (par exemple, classe A : ±0,15 °C à 0 °C). En France, l'édition citée ici est la NF EN IEC 60751 de 2022 ; la norme japonaise JIS C 1604:2013 cite l'IEC 60751:2008 comme norme internationale correspondante. Une norme « correspondante » n'est pas forcément équivalente en tout point : faites confirmer l'édition, la classe et sa plage de validité par le fournisseur.
• Thermistance : comme la Pt100, elle exploite une variation de résistance, mais le matériau et l'ampleur de la variation avec la température diffèrent. Pour surveiller de petits composants, la comparaison thermistance-Pt100 est utile.

Avec les capteurs à résistance, en montage 2 fils, la résistance des liaisons s'ajoute à celle de la sonde ; le montage 3 fils la compense sous certaines hypothèses, et le montage 4 fils s'en affranchit mieux. Ce sont des sources d'erreur différentes de celles de la mesure de fréquence du quartz.

Pour une mesure en ligne, décidez aussi où va le signal, pas seulement comment mesurer juste. S'il alimente un SNCC (système numérique de contrôle-commande, ou DCS) pour la surveillance et la régulation, précisez dans la spécification la période de mise à jour et le comportement de la sortie en cas de défaut.

Ce qu'il faut vérifier dans la fiche technique

Lisez la plage de température, l'exactitude de mesure et le temps de réponse comme un ensemble. Un thermomètre de référence pour un bain qui se stabilise lentement et un capteur qui doit saisir des variations rapides de la température d'un fluide ne privilégient pas les mêmes points.

• Plage de température : elle dépend de l'étanchéité de la sonde, du câblage et de l'électronique, pas seulement du cristal. Ne supposez pas une limite haute commune, par exemple 200 °C, pour tous les thermomètres à quartz. Lisez la spécification de l'ensemble sonde-appareil et distinguez la plage où l'exactitude est garantie de celle où l'appareil peut simplement fonctionner.
• Temps de réponse : la réponse de la sonde change selon l'écoulement et le montage. Une réponse mesurée dans un liquide ne vaut pas dans l'air ou dans un tube de protection épais.
• Profondeur d'immersion : vérifiez l'immersion minimale indiquée par le fabricant pour chaque sonde.
• Chocs et vibrations : les instruments à résonateur sont sensibles aux chocs et aux contraintes mécaniques. Après une chute ou un changement de montage, contrôlez la valeur à un point de référence.
• Champs magnétiques intenses : la compatibilité dépend de toute la chaîne (cristal, oscillateur, compteur et câble). Fondez le choix sur des spécifications ou des essais correspondant à l'intensité du champ et aux équipements en cause.
• Signal de sortie : une sortie en fréquence ne se raccorde pas directement à une entrée analogique standard. Adaptez le format de sortie du convertisseur aux conditions d'entrée 4-20 mA du récepteur.
• Sondes de rechange : une forme identique ne suffit pas. Gérez ensemble la compatibilité avec l'appareil, les données d'étalonnage propres à chaque sonde et les caractéristiques du câble, pour ne pas mélanger les conversions après un remplacement.

Si la température mesurée varie, la différence de temps de réponse entre la référence et l'instrument en essai entre aussi dans l'écart lu. Ne vous fiez pas au moment où le bain atteint sa consigne : observez les deux lectures et comparez des paires prises sur un intervalle stable.

Sur une petite pièce, poser une sonde modifie le flux de chaleur. Tenez compte de la capacité thermique du capteur et de la conduction axiale. Avant de chercher plus de décimales, vérifiez que la sonde elle-même ne modifie pas la température que vous voulez mesurer.

Quand la valeur fluctue

Passez les causes en revue dans l'ordre, en ne changeant qu'une condition à la fois :

1. Enregistrer la série temporelle. Comparez dans le temps la température du bain et la valeur affichée. Un cycle régulier oriente vers la régulation du chauffage du bain ou l'agitation.
2. Séparer les essais. Faites les essais de position à part des essais qui changent les réglages de lecture à position fixe. Si vous modifiez plusieurs choses à la fois et que la valeur se calme, vous ne saurez ni ce qui a réglé le problème ni comment préparer la prochaine mesure.
3. Intervertir les positions. Avec deux sondes, échangez leurs places dans le bain. Selon que l'écart suit la position ou la sonde, vous distinguez mieux la répartition de température des différences entre sondes.
4. Ne moyenner que les intervalles stables. Moyenner des valeurs prises pendant une rampe stabilise les décimales en apparence, mais rend flou le moment et la température qu'elles représentent.
5. Suivre les résultats dans le temps. Comparez les résultats au même point de référence, à une fréquence adaptée à l'usage et à la dérive observée. Si une chute ou une réparation décale la valeur, évaluez-la sans attendre le prochain étalonnage planifié, et gardez des enregistrements qui permettent de retrouver les mesures concernées.

Liste de contrôle et questions au fournisseur japonais

Utilisez cette liste à la réception d'un thermomètre à quartz, de ses données ou d'un certificat JCSS venus du Japon :

• La résolution d'affichage, les limites d'erreur du fabricant et l'incertitude d'étalonnage sont données séparément
• L'incertitude élargie U, le facteur d'élargissement k et la probabilité de couverture figurent pour chaque point d'étalonnage
• Le symbole JCSS, la marque ilac-MRA si une reconnaissance internationale est nécessaire, et une portée d'accréditation qui couvre la grandeur et la plage
• L'acceptation du certificat est validée par votre service qualité, au regard de l'IATF 16949 et des exigences spécifiques du client le cas échéant
• Les points d'étalonnage couvrent votre plage d'utilisation
• Le numéro de série de la sonde sur le certificat correspond à la sonde reçue
• Les coefficients enregistrés dans l'appareil correspondent à cette sonde
• Les résultats sont donnés en écart ou en correction, avec la convention de signe, et pas seulement par la mention « ajusté »
• La profondeur d'immersion et le type de bain utilisés pendant l'étalonnage
• La plage où l'exactitude est garantie et la plage de fonctionnement
• Le temps de réponse et ses conditions de mesure
• La périodicité de réétalonnage, fixée en interne (le certificat JCSS n'a pas de durée de validité)

S'il manque un élément, un courriel court suffit en général. Le modèle ci-dessous peut être adapté ; remplacez les parties entre crochets. Les fournisseurs japonais répondent souvent en anglais : vous pouvez l'envoyer traduit si besoin.

Limites de ce guide

• La plage, le temps de réponse, la compatibilité magnétique et l'exactitude dépendent du modèle. Rien ici n'est une spécification commune à tous les thermomètres à quartz.
• Les chiffres HP datent de 1965 et illustrent l'écart entre résolution et exactitude ; les appareils actuels sont différents.
• La procédure en bain décrit des principes, pas une méthode de laboratoire validée. Suivez vos procédures ISO/IEC 17025 et les notices du bain et des sondes.
• L'acceptation d'un certificat JCSS dans votre système qualité ou par votre client dépend de leurs exigences. Confirmez-la avec eux.
• La résolution du thermomètre ne fixe pas à elle seule la finesse de régulation possible. La puissance et l'implantation du chauffage, l'inertie thermique et le pas de la sortie de commande comptent aussi : concevez la mesure et la régulation comme un seul système.

FAQ

Un thermomètre à quartz mesure-t-il avec une exactitude de 0,0001 °C ?

Pas sur la seule foi de ce chiffre. La valeur de 0,0001 °C est un exemple de résolution, c'est-à-dire de pas d'affichage, et ne garantit pas une erreur de 0,0001 °C. L'exactitude s'évalue à part, en tenant compte des corrections d'étalonnage, de la sonde et de la répartition de température autour d'elle ; ce n'est donc pas le même nombre.

Un quartz de montre ordinaire peut-il servir de thermomètre ?

Non. Les quartz de montre sont conçus pour garder une fréquence stable comme base de temps. Sans la sensibilité à la température et l'étalonnage d'un élément sensible, lire un signal d'horloge ne donne pas une mesure de température de précision.

Peut-on utiliser un thermomètre à quartz au-dessus de 200 °C ?

Cela dépend du modèle et de la sonde ; il n'existe pas de limite haute commune à tous les thermomètres à quartz. Pour un usage à haute température, distinguez la plage de fonctionnement de la plage où l'exactitude est garantie, et vérifiez la tenue en température de la gaine et du câblage.

Tout thermomètre dit « à quartz » mesure-t-il une fréquence ?

Non. Un thermomètre avec un tube de protection en silice fondue (verre de quartz) n'est pas un thermomètre à résonateur à quartz. Vérifiez dans la spécification si l'élément sensible est une résistance de platine ou un résonateur à quartz, sans vous fier au nom du produit.

Un certificat d'étalonnage JCSS est-il accepté comme un certificat Cofrac ?

Pas automatiquement. S'il porte la marque ilac-MRA et que la portée d'accréditation couvre la grandeur et la plage concernées, il relève du même cadre de reconnaissance internationale qu'un certificat Cofrac, mais c'est votre système qualité, et parfois votre client, qui décide de son acceptation. Notez aussi qu'un certificat JCSS n'a pas de date d'expiration selon le NITE : c'est à vous de fixer la périodicité de réétalonnage.

Sources

• Thermomètre à quartz comme étalon : Yokogawa Test & Measurement, mesure de tension et de température (en japonais)
• Résonateurs à quartz des montres : Epson, principe et usages des composants à quartz (en japonais)
• Exemple de sensibilité (environ 1 kHz/K) : Japan Society of Thermophysical Properties, « Fundamentals of Temperature Measurement » (1989, en japonais)
• Coupe LC, pente de 1 000 Hz/°C, caractéristiques : Hewlett-Packard Journal, mars 1965, « The Linear Quartz Thermometer » (en anglais)
• OCXO : Nihon Dempa Kogyo (NDK), caractéristiques des OCXO (en japonais)
• Validité des certificats JCSS, critères d'accréditation, marque ilac-MRA : NITE, FAQ JCSS (en japonais)
• Certificat JCSS type (ISO/IEC 17025, MRA ILAC/APAC, k = 2) : NITE IAJapan, exemple de certificat d'étalonnage JCSS (en anglais)
• Reconnaissance internationale du Cofrac : Cofrac, GEN REF 11 (référence à l'accréditation et aux accords de reconnaissance)
• Choix d'un bain d'étalonnage : Fluke, « Buying the Right Temperature Calibration Bath for Your Laboratory » (en anglais)
• Plage de la thermométrie à résistance de platine dans l'EIT-90 : NIST Technical Note 1265, « Guidelines for Realizing the ITS-90 » (en anglais)
• Norme française des thermomètres à résistance de platine industriels : AFNOR, NF EN IEC 60751
• Classes de tolérance IEC 60751 : JUMO, « Pt100 accuracy class » (en anglais)
• JIS C 1604:2013 et IEC 60751:2008 : Japanese Standards Association, aperçu de la JIS C 1604:2013 (en japonais)