Meilleures pratiques en matière d'étalonnage de l'humidité relative : principes, méthodes et mise en œuvre

L'importance de mesurer l'humidité

L'humidité relative (HR) est un paramètre environnemental clé qui affecte de nombreux domaines. Elle joue un rôle essentiel dans la conservation des aliments et des semences, influence la durée de conservation des produits pharmaceutiques et est vitale pour le contrôle climatique dans diverses usines de fabrication.

Des erreurs dans les mesures d'humidité peuvent entraîner une altération de la qualité des produits, l'instabilité des processus ou le non-respect des seuils réglementaires. Dans tout contexte où le contrôle de l'environnement est essentiel, il est indispensable de disposer de mesures fiables de l'HR.

Comprendre l'humidité relative et ses dépendances

L'humidité relative est définie comme le rapport entre la pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air et la pression maximale possible à la même température, exprimé en pourcentage. Ou, plus simplement, la quantité de vapeur d'eau présente dans l'air par rapport à la quantité qui pourrait s'y trouver avant que la condensation ne se produise.

Elle dépend fortement de la température et du point de rosée, ce qui signifie que même des fluctuations mineures de ces variables peuvent entraîner des changements importants de l'HR. Cette sensibilité souligne la nécessité de conditions environnementales stables lors de l'étalonnage des capteurs d'humidité.

Étalonnage : définition et pertinence technique

L'étalonnage est le processus qui consiste à comparer la sortie d'un instrument de mesure avec une référence connue dans des conditions définies et contrôlées où l'équilibre a été atteint. Il n'implique pas de modification ou d'ajustement de l'instrument testé. Il quantifie plutôt les écarts par rapport à la référence, ce qui permet aux utilisateurs de déterminer les performances, d'appliquer des corrections si nécessaire et d'évaluer si l'instrument peut continuer à être utilisé.

L'étalonnage permet d'évaluer des caractéristiques importantes telles que l'erreur de mesure, la répétabilité, les coefficients de température et la dérive à long terme. Ce processus sert de base à l'attribution de valeurs d'incertitude et à la validation des performances des instruments, en particulier dans les environnements réglementés où la précision et la traçabilité sont essentielles.

Aperçu des méthodes d'étalonnage de l'humidité

Plusieurs techniques établies sont utilisées pour l'étalonnage de l'humidité, en fonction de la précision souhaitée, des conditions de fonctionnement et des types de capteurs.

1. 1.) Des solutions salines non saturées sont couramment utilisées dans des chambres compactes en acier inoxydable pour produire des points d'humidité fixes. Ces solutions sont à base de sels aqueux dont les propriétés de pression de vapeur sont connues et sont généralement fournies avec des certificats traçables. Elles dépendent de la température et atteignent généralement des incertitudes comprises entre 0,5 % et 1,3 % HR.


2. 2.) Les solutions salines saturées produisent des environnements de référence stables dans le temps. La pression de vapeur qui en résulte, et donc l'HR, est constante dans des conditions de température stables. Cependant, il faut veiller à maintenir la présence de cristaux non dissous, car le séchage ou l'humidification excessive peuvent affecter les performances.


3. 3.) Les calibrateurs d'humidité seuls, tels que le HC100A de Rotronic, sont des appareils portables qui permettent d'évaluer simultanément plusieurs capteurs à température ambiante. Ces systèmes couvrent une large échelle d'humidité relative et sont bien adaptés aux applications sur le terrain ou aux contrôles par lots.


4. 4.) Les calibrateurs d'humidité et de température, tels que l'HygroGen2 de Rotronic, offrent des capacités améliorées, permettant l'étalonnage de l'humidité relative dans une large gamme de conditions de température contrôlées.

Ces systèmes prennent en charge les environnements à haute stabilité et sont essentiels pour réduire les incertitudes lors de l'étalonnage. Leur flexibilité les rend particulièrement utiles pour les étalonnages in situ ou liés à des processus.

Hygromètres à miroir refroidi : une référence haute précision

Un hygromètre à miroir refroidi offre une référence fiable et répétable pour l'étalonnage de l'humidité relative. Il fonctionne en refroidissant la surface d'un miroir jusqu'à ce que de la condensation apparaisse. À l'équilibre, lorsque les taux de condensation et d'évaporation sont égaux, la température du miroir est égale au point de rosée. Celle-ci est mesurée directement à l'aide d'un thermomètre à résistance en platine, sans qu'il soit nécessaire de calculer ou de déduire des variables.

En raison de leur faible dérive et de leur répétabilité inhérente, les hygromètres à miroir refroidi sont largement acceptés comme norme de référence de haute qualité, en particulier dans les laboratoires où la précision et la cohérence sont primordiales. Michell propose une gamme de miroirs refroidis, notamment l'Optidew et le S8000 Remote.

Vérification des instruments : le rôle des contrôles en un seul point

Il est important de distinguer un contrôle en un seul point d'un étalonnage complet. Un contrôle en un seul point consiste à comparer un capteur d'humidité à une référence étalonnée dans une condition donnée. Bien que cela puisse être utile pour une validation rapide ou un test fonctionnel, en particulier dans les systèmes mécaniques ou CVC, cela ne constitue pas un étalonnage.

Un véritable étalonnage nécessite une comparaison dans une série de conditions, réalisée en équilibre, afin de caractériser pleinement les performances de l'instrument. Les contrôles en un point ne doivent jamais remplacer un étalonnage formel lorsque des données précises et traçables sont requises.

Conclusion

L'étalonnage de l'humidité relative est un élément fondamental du maintien de la qualité des données, de la fiabilité des systèmes et de la conformité réglementaire. En mettant en œuvre des méthodes d'étalonnage éprouvées, en travaillant dans des conditions contrôlées et en comprenant les dépendances physiques de l'humidité relative, les ingénieurs peuvent garantir la précision et la fonctionnalité à long terme de leurs systèmes de mesure.

Auteur : Kasia Szewczyk, responsable des produits miroirs refroidis et étalonnage

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