Histoire des humidimètres pour bois

Même avant que la science de la relation du bois avec l’humidité ne soit bien comprise, les menuisiers devaient tenir compte de la façon dont l’humidité affecterait leurs matériaux.

Aujourd'hui, nous comprenons bien les propriétés hygroscopiques du bois, et ces connaissances ont permis de concevoir des humidimètres qui nous fournissent des données mesurables sur le taux d'humidité d'une pièce de bois. À mesure que nos connaissances collectives ont progressé, les méthodes de test ont également évolué.

Il existe aujourd'hui deux principaux types d'humidimètres portatifs pour le bois : avec ou sans broches. Chacun d'entre eux repose sur des propriétés électriques différentes qui sont affectées par la quantité d'humidité contenue dans le bois mesuré, que nous explorerons en détail plus loin dans cet article.

Pour l'instant, il suffit de dire que les ampèremètres à broches utilisent deux électrodes en forme de clou qui s'insèrent dans le bois et mesurent le courant qui y circule. Les ampèremètres sans broches utilisent des capteurs qui se déposent à plat sur la surface du bois et mesurent le comportement d'une onde électromagnétique qu'ils y envoient.

Sans entrer dans les détails scientifiques de chaque type d'humidimètre, les différences les plus évidentes entre eux sont ce qu'ils font au bois mesuré et leur facilité d'utilisation.

Les mesureurs à pointe laissent des trous dans le bois mesuré. Ils sont donc utiles pour évaluer la teneur en humidité du bois de chauffage ou des morceaux de bois, où le fait de laisser plusieurs trous n'aura pas d'impact négatif sur l'intégrité structurelle ou l'esthétique du produit final.

À l'inverse, les sonomètres sans broches ne laissent aucune trace physique. Ils ne peuvent être utilisés que sur du bois plat, et le capteur doit rester en contact permanent avec le bois pendant toute la durée de la mesure.

L'insertion ou l'enfoncement manuel des broches ralentit également l'utilisation des compteurs à broches. Insérer les broches à la bonne profondeur, les retirer et s'assurer de leur bon état pour effectuer une mesure prend du temps.

Par conséquent, lorsque vous devez évaluer l'état d'humidité d'une grande pièce ou d'un grand lot de bois, vous devez investir beaucoup de temps. Le scénario le plus probable est que vous effectuerez simplement moins de mesures. L'un prolongera les délais et les coûts du projet, tandis que l'autre signifie que vous prendrez des décisions avec moins de points de données pour vous guider.

Vous pouvez travailler beaucoup plus efficacement avec des multimètres sans broches, car ils demandent moins d'efforts physiques et sont moins vulnérables aux dommages que les électrodes à broches.

Nous en sommes donc là aujourd'hui. Les humidimètres électriques existent depuis près d'un siècle. Curieusement, ils s'appuient encore sur une méthode très ancienne, le séchage au four, pour garantir leur précision. Pour comprendre le fonctionnement des humidimètres à bois portables actuels, il est utile de se pencher sur l'évolution de la technologie sur laquelle ils reposent.

Les méthodes de séchage au four sont la référence absolue pour mesurer l'humidité du bois

La première méthode utilisée pour sécher le bois est le séchage à l’air libre ou « séchage par intempéries ». Cela prend du temps. Le bois était souvent laissé pendant des années avant d’être utilisé. Les premières tentatives pour accélérer le processus de séchage ont donné lieu à la construction de divers types de « séchoirs ». Il s’agissait de structures simples posées sur des caves creusées dans des abris, dans lesquelles se trouvait un four en briques ou en tuiles.

Aux États-Unis, l’utilisation de « séchoirs » n’était pas la norme, en partie parce qu’ils présentaient un risque d’incendie énorme. Des expériences avec des tuyaux à vapeur furent menées dans les années 1850, mais elles ne se déroulèrent pas bien. Finalement, les premiers séchoirs à bois efficaces, des chambres de séchage dotées d’une certaine isolation thermique, firent leur apparition dans le Midwest dans les années 1870.

À force d’essais et d’erreurs, les opérateurs de séchoirs ont découvert que le séchage du bois à basse température avec circulation d’air produisait de meilleurs résultats que le séchage à haute température. Finalement, la méthode d’essais et d’erreurs des entreprises cherchant à minimiser les temps de séchage tout en maximisant les rendements a reçu l’aide des scientifiques et des chercheurs. Grâce à la recherche scientifique, les chercheurs ont commencé à découvrir et à valider une large gamme de propriétés physiques du bois. Certaines de leurs découvertes comprenaient la compréhension de la structure cellulaire et des propriétés chimiques du bois.

Cela a permis de comprendre comment les différences physiques entre les espèces de bois, et même entre les mêmes espèces cultivées dans des endroits différents, ont un impact sur le processus de séchage du bois.

Grâce à l'essor de la recherche sur le bois, les scientifiques ont développé une formule permettant de spécifier la teneur en humidité d'un morceau de bois en fonction de son poids et exprimée en pourcentage.

Teneur en humidité (TH) = (poids humide − poids sec à l'étuve) ÷ poids sec à l'étuve × 100

La méthode de séchage au four permet ainsi de mesurer directement la teneur en humidité d'un morceau de bois. Si vous disposez d'un four de séchage du bois, vous pouvez peser le bois avant et après son passage dans le four. ASTM D4442 (méthode d'essai standard pour la mesure directe de la teneur en humidité du bois et des matériaux à base de bois) stipule que le séchage au four offre « le degré de précision le plus élevé » et constitue « la norme de référence (principale) pour déterminer la teneur en humidité du bois et des matériaux à base de bois ».

Par conséquent, le séchage du bois au four conformément à la norme ASTM D4442 est utilisé comme point de référence pour l'étalonnage des humidimètres portatifs par ASTM D4444 (méthode d'essai standard pour la normalisation et l'étalonnage en laboratoire des humidimètres portables).

Les humidimètres portables permettent de mesurer indirectement l'humidité. L'eau étant conductrice d'électricité, les humidimètres portables collectent des données sur le comportement des courants électriques ou des ondes dans un morceau de bois. Ces données sont ensuite utilisées, avec d'autres points de données pertinents, pour calculer la teneur en humidité du bois.

Evolution des humidimètres électriques pour le bois

L’humanité sait depuis longtemps que le bois contient de l’humidité, qu’il sèche et peut réabsorber l’humidité au contact de l’eau. En réalité, les scientifiques connaissent également la relation entre l’eau et l’électricité depuis presque le moment où l’électricité a été découverte. Plus précisément, ils savaient que l'eau conduit l'électricité, même si le processus chimique spécifique qui se produit dans l'eau lorsqu'elle laisse passer des charges électriques a été documenté plus récemment.

À la fin des années 1920, des chercheurs ont démontré pour la première fois que les propriétés électriques du bois pouvaient servir à mesurer son taux d'humidité. L'un des premiers humidimètres électriques portables pour bois documentés était un appareil de type « clignotant » datant de 1927. Cet appareil était composé d'une lampe au néon reliée à un condensateur en contact avec le bois. Le condensateur absorbait le courant électrique traversant le bois. Une fois le condensateur complètement chargé, la lampe au néon s'allumait brièvement. Plus la recharge du condensateur était rapide, plus le clignotement de la lampe était rapide.

La vitesse de recharge du condensateur dépendait de la résistance du bois. L'humidité étant conductrice d'électricité, plus le bois était humide, plus le condensateur se rechargeait rapidement. Si le bois présentait une résistance élevée (faible humidité), la lampe clignotait lentement.

Au cours des dix années suivantes, un nouveau type d'humidimètre électrique a été développé : un hygromètre à tube à vide. Cet hygromètre utilisait un voltmètre à tube à vide dans le cadre d'un circuit en pont de Wheatstone, qui utilise une résistance pour mesurer la teneur en bois mesurée. L'hygromètre à tube à vide est le précurseur direct des hygromètres à résistance utilisés aujourd'hui.

Au milieu des années 1940, les humidimètres à broches étaient disponibles dans le commerce. Leur fonctionnement (toujours d'actualité) repose sur la mesure du courant électrique entre des sondes insérées dans le bois. Comme pour les premiers humidimètres à clignotement, plus le courant était important, plus le bois était humide.

Le bois sec, pauvre en humidité, présente une résistance si élevée que le courant qui le traverse est très faible. Certains humidimètres à broches anciens utilisaient quatre sondes. Les humidimètres à broches modernes n'en requièrent que deux.

À l'époque où les ohmmètres commençaient à apparaître sur le marché, les chercheurs exploraient également comment les propriétés diélectriques pouvaient être utilisées pour mesurer l'humidité du bois. Les matériaux diélectriques sont des isolants, mais un champ électrique peut les traverser et les polariser. Ces recherches ont finalement abouti à deux autres méthodes de test d'humidité du bois, reposant sur deux principes diélectriques différents.

Sans entrer dans les détails de l'électronique, ces deux types d'hygromètres diélectriques utilisent les ondes radio pour mesurer l'humidité du bois. L'hygromètre à perte de puissance mesure la quantité d'énergie électromagnétique dissipée, qui est directement liée au taux d'humidité. L'hygromètre capacitif, quant à lui, mesure la quantité d'énergie électrique que le bois peut stocker. Leur point commun, d'un point de vue pratique, est qu'aucun des deux ne nécessite de percer la surface du bois avec des électrodes.

Ils utilisent plutôt des capteurs qui émettent une radiofréquence à travers le bois. Le Laboratoire des produits forestiers (FPL) du Service des forêts du département de l'Agriculture des États-Unis (USDA) avait mis au point un appareil de mesure de l'humidité du bois par capacitance, mais celui-ci n'était pas commercialisé. À cette époque, de nombreux fabricants vendaient déjà des humidimètres à broches.

L'ère moderne des humidimètres électriques pour le bois

Au début des années 1960, un seul type d'humidimètre à perte de puissance était couramment commercialisé. À cette époque, Delmer Wagner, fondateur de Wagner Meters, travaillait dans une scierie à Redmond, dans l'Oregon. Comme d'autres scieries, elle utilisait un détecteur d'humidité volumineux et encombrant, constitué de tubes à vide.

En 1963, Delmer a mis au point le premier détecteur d'humidité en ligne utilisant des transistors, ce qui le rendait plus petit, plus fiable et plus facile à calibrer. En 1965, il a fondé Wagner Electronics (aujourd'hui Wagner Meters), qui fabriquait des humidimètres en ligne pour l'industrie du bois.

Pendant des décennies, la quasi-totalité des humidimètres à bois portables étaient des humidimètres à broches. Les humidimètres sans broches disponibles étaient volumineux, difficiles à étalonner et trop sensibles aux conditions ambiantes ; le marché des humidimètres à broches a donc prospéré tant que les humidimètres sans broches étaient rares.

Wagner a lancé son premier humidimètre à bois sans broches, le L600, en 1980. Utilisant la technologie des ondes électromagnétiques, ces appareils sont moins sensibles aux variations de température ambiante et de celle du bois. Au début des années 1990, Wagner a développé des humidimètres portables plus compacts, destinés aux fabricants de parquets et aux menuisiers qui avaient besoin de mesurer rapidement l'humidité du bois.

Plus tard, les compteurs Wagner ont été dotés d'affichages numériques et de microprocesseurs, et leur taille n'a cessé de diminuer. Études de précision Des études ont montré que les multimètres sans broches de Wagner peuvent fournir des mesures plus précises que les multimètres à broches, ce qui remet en question l'hypothèse courante selon laquelle les multimètres à broches sont plus précis.

Les technologies fondamentales utilisées dans les humidimètres à broches et sans broches restent inchangées. Aujourd'hui, la plupart des progrès en matière d'humidimètres pour le bois portent sur les fonctionnalités à valeur ajoutée intégrées aux appareils et aux services associés.

De Wagner Orion^® gamme d'humidimètres pour bois comprend des fonctionnalités qui facilitent la vie des menuisiers.

Par exemple, les compteurs Orion peuvent être calibrés sur place grâce au calibrateur à la demande fourni avec chaque compteur, au lieu d'être renvoyés à l'usine pour un réétalonnage, ce qui représente un coût en temps et en argent.

Certaines des fonctionnalités à valeur ajoutée les plus utiles améliorent la collecte et la gestion des données du compteur. Connaître le Teneur en humidité à l'équilibre (EMC) pour l'endroit où le bois sera utilisé est vital pour prévenir les dommages causés par l'humidité, c'est pourquoi l'Orion 950 calcule l'EMC pour vous.

L'appareil mesure la température ambiante et l'humidité relative, puis calcule l'EMC. Cette valeur peut ensuite servir de « taux d'humidité cible » pour votre projet ou permettre de prédire les profils de séchage. Le calcul de l'EMC par l'humidimètre simplifie et accélère le calcul manuel de l'EMC.

Les humidimètres sans contact se révèlent plus précis et fiables que les humidimètres à contact

Les humidimètres à broches et sans broches exploitent tous deux les propriétés électriques du bois, mais ils mesurent des propriétés différentes. En résumé, les mesures des humidimètres à broches sont influencées par la composition chimique du bois, tandis que celles des humidimètres sans broches sont influencées par sa densité (densité relative).

La composition chimique et la densité varient selon les espèces. C'est pourquoi les deux appareils de mesure nécessitent un réglage en fonction de l'espèce mesurée afin d'obtenir une mesure d'humidité précise.

Selon la FPL, la précision de la mesure d'un humidimètre est influencée par plusieurs facteurs, notamment les conditions météorologiques, le contact des électrodes, la température du bois et le savoir-faire de l'opérateur. Ces facteurs affectent plus facilement les humidimètres à broches que les humidimètres sans broches. Des études ont démontré que les humidimètres sans broches sont souvent plus précis et fiables que les humidimètres à broches (à résistance).

Par exemple, les thermomètres à broches sont très sensibles à la température du bois. Lorsque la température du bois est nettement supérieure ou inférieure à environ 21 °C (70 °F), l'opérateur doit corriger les mesures en fonction de la température du bois.

Le réglage de la température du bois n'est qu'un des moyens par lesquels la compétence subjective de l'opérateur peut influer sur la précision d'un appareil de mesure à pointe. Les appareils de mesure à pointe nécessitent également une compétence précise de l'opérateur pour garantir que les deux électrodes sont correctement enfoncées dans le bois et à la bonne profondeur. Sans un alignement ou une profondeur appropriés, les électrodes peuvent ne pas mesurer l'humidité avec précision pour le niveau d'humidité de cet endroit.

La compétence la plus critique de l'opérateur lors de la mise en place d'un humidimètre sans broche est simplement de s'assurer que les plaques du capteur reposent à plat sur la surface du bois.

C'est pourquoi les humidimètres sans broches ne sont généralement pas utilisés sur le bois de chauffage ou d'autres bois bruts et irréguliers. En revanche, comme ils sont très rapides et faciles à utiliser, les menuisiers effectuent généralement plus de mesures qu'avec des humidimètres à broches, ce qui permet d'obtenir une image plus précise du taux d'humidité d'un lot de bois.

L'histoire des humidimètres pour bois : des essais et erreurs à un outil essentiel pour le travail du bois

L'industrie du bois s'est développée rapidement avec la révolution industrielle au XIXe siècle. Il est donc logique que les scieries aient cherché des moyens d'accélérer le processus de séchage sans détruire le bois. Leur méthodologie d'essais et d'erreurs, ainsi que leurs connaissances anecdotiques du séchage par temps froid, les ont aidées à innover.

Ils ont réalisé comment la circulation de l’air permettait d’optimiser les rendements en permettant d’utiliser des températures plus basses pour sécher le bois. Ils ont observé comment différentes essences de bois réagissaient dans des circonstances similaires. Leurs explorations pratiques ont constitué le fondement de la science formalisée du bois.

Grâce à la rigueur des recherches scientifiques et universitaires, notre compréhension des propriétés physiques et mécaniques du bois s'est considérablement améliorée au cours du XXe siècle. Grâce à ces recherches, l'industrie a pu préciser comment l'humidité se déplace dans le bois et comment une humidité excessive affecte négativement le bois.

Pour boucler la boucle, l’industrie du bois a utilisé les contributions de la science du bois pour développer les outils nécessaires pour mesurer la teneur en humidité du bois, directement et indirectement, avec un degré élevé de précision.

À mesure que la science du bois révélait davantage d'informations sur l'interaction entre l'humidité et l'électricité dans le bois, les fabricants d'appareils de mesure ont utilisé ces avancées pour construire des humidimètres commercialement viables, en particulier des appareils portables.

Grâce aux humidimètres à bois portables, fiables et précis, chaque menuisier, du professionnel de la scierie au bricoleur du dimanche, peut décider en toute connaissance de cause du moment où le bois est prêt pour la prochaine étape de sa transformation. Les humidimètres à bois sont devenus indispensables pour de nombreux menuisiers, et maintenant que l'accès à des informations précises sur l'humidité est si facile, il n'y a pratiquement aucune raison de s'en passer.

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Dernière mise à jour le 9 octobre 2026