Pourquoi deux capteurs d'humidité ne sont jamais d'accord

Vous avez deux thermo-hygromètres dans la même pièce, posés à trente centimètres l'un de l'autre. L'un affiche 52 %, l'autre 58 %. Aucun des deux n'est en panne, et il est très possible qu'aucun des deux ne soit faux : l'humidité relative est, de très loin, la grandeur la plus difficile à mesurer d'une station météo grand public. Comprendre pourquoi change complètement la façon dont on installe une station — et ce qu'on regarde avant d'en acheter une.

L'humidité relative n'est pas une quantité d'eau

C'est le point de départ, et il explique déjà la moitié de l'écart. L'humidité relative est un rapport : la pression partielle de vapeur d'eau dans l'air, divisée par la pression de vapeur saturante à la température du moment. La note d'application de Sensirion sur la physique de l'humidité l'écrit sous la forme U = e / e_w(t) × 100 %, où e_w(t) suit la relation de Clausius-Clapeyron, donc une exponentielle de la température.

Conséquence directe, écrite noir sur blanc dans ce même document : « at relative humidity of about 90 %RH at ambient temperature a temperature deviation of Δt = 1 °C results in a change of up to ΔU ≈ −5 %RH ».

Un degré d'écart entre deux capteurs suffit donc à créer cinq points d'écart en humidité, même si les deux capteurs d'humidité sont parfaits. Un capteur légèrement plus chaud que l'autre — parce qu'il est 20 cm plus près d'un mur, parce que son boîtier est plus sombre, parce que l'électronique qui l'entoure dissipe un peu — affichera mécaniquement une humidité plus basse. Ce n'est pas un défaut : c'est la définition de la grandeur.

C'est aussi pourquoi la mesure d'humidité hérite de tous les défauts de la mesure de température, y compris ceux de l'abri du capteur.

Ce que les fabricants annoncent réellement

Les stations grand public utilisent presque toutes un capteur numérique intégré, du type de ceux qu'on trouve chez Sensirion ou Bosch. Leurs fiches techniques sont publiques, et elles sont sobres.

Tolérance. La fiche technique du SHT3x-DIS de Sensirion (version 7, décembre 2022) donne une « accuracy tolerance » typique de ±2 %RH pour les SHT30 et SHT31, ±1,5 %RH pour le SHT35 haut de gamme — la valeur maximale, elle, n'est pas un nombre unique : elle est donnée par une courbe qui se dégrade aux extrêmes de la plage. La fiche du BME280 de Bosch Sensortec annonce une tolérance de ±3 %RH.

Retenez la conséquence arithmétique : deux capteurs conformes à ±3 % peuvent légitimement afficher 6 points d'écart entre eux. Ajoutez 1 °C d'écart de température, et l'écart légitime dépasse 10 points par temps humide. Vos deux appareils sont d'accord ; c'est vous qui attendiez une précision qui n'a jamais été promise.

Dérive. Le SHT3x annonce une dérive à long terme typique < 0,25 %RH/an, avec un maximum < 0,5 %RH/an — et une note importante : « Higher drift values might occur due to contaminant environments with vaporized solvents, out-gassing tapes, adhesives, packaging materials ». Traduction pour un jardin : les vapeurs de solvant, les colles, les plastiques neufs qui dégazent et la pollution accélèrent la dérive. Un capteur qui vit dans un abri en plastique fraîchement moulé dérive plus vite qu'un capteur qui vit dans l'air propre.

Hystérésis. Le SHT3x annonce 0,8 %RH d'hystérésis à 25 °C, le BME280 ≤ 2 %RH. C'est la mémoire du capteur : la valeur lue à 60 % dépend un peu de si l'on vient de 30 % ou de 90 %.

L'épisode de saturation : le phénomène que personne n'explique

C'est le passage le plus utile de la fiche technique, et il explique les écarts qui apparaissent après un orage ou une nuit de brouillard. Sensirion écrit :

« The sensor shows best performance when operated within recommended normal temperature and humidity range of 5 °C – 60 °C and 20 %RH – 80 %RH. Long-term exposure to conditions outside normal range, especially at high humidity, may temporarily offset the RH signal (e.g. +3 %RH after 60 h kept at >80 %RH). After returning into the normal temperature and humidity range the sensor will slowly come back to calibration state by itself. »

Lisez bien : 60 heures au-dessus de 80 % d'humidité décalent le signal de +3 points, et le retour à la calibration est lent et spontané. Or un automne pluvieux en France, c'est exactement ça : des jours entiers au-dessus de 80 %, parfois au-dessus de 95 %. Le capteur extérieur de votre station passe une partie de l'année hors de sa plage de fonctionnement recommandée, et le capteur intérieur, lui, n'en sort jamais.

Voilà pourquoi l'écart entre intérieur et extérieur se creuse en novembre et se referme en juin — sans que rien ne soit cassé.

Le corollaire pratique : un capteur qui a été détrempé ne se juge pas le lendemain. Il faut lui laisser plusieurs jours dans des conditions normales avant de conclure quoi que ce soit sur sa justesse.

Le temps de réponse dépend de votre installation, pas du capteur

La même fiche donne un temps de réponse τ63 % de 8 secondes — mais avec une condition capitale : « valid at 25 °C and 1 m/s airflow », et cette phrase juste après : « Humidity response time in the application depends on the design-in of the sensor ».

Un mètre par seconde d'air sur le capteur. Dans un abri à coupelles passif, un jour sans vent, l'air est quasi immobile autour de la sonde : le capteur n'est plus en retard de 8 secondes sur l'air ambiant, mais de plusieurs minutes. Deux capteurs pris dans deux micro-atmosphères différentes ne mesurent tout simplement pas la même chose au même instant.

Les avis d'acheteurs convergent d'ailleurs sur ce point pour la température : les abris passifs « deviennent un four au soleil » les jours chauds et sans vent — les deux conditions ensemble. La ventilation forcée est le seul étage qui traite la cause, et elle profite autant à l'humidité qu'à la température, puisque l'une dérive de l'autre.

L'emplacement pèse plus que le capteur

Le Guide des instruments et méthodes d'observation de l'OMM (WMO-No. 8) place l'abri de mesure entre 1,25 et 2 m au-dessus du sol, le schéma de station type retenant 1,50 m. Ces normes décrivent une station officielle : aucun jardin ne les respecte, et ce n'est pas le but. Elles servent à savoir de combien votre mesure s'écarte de la référence.

Trois écarts d'emplacement dominent tous les autres pour l'humidité :

1. La hauteur. À 30 cm du gazon, l'évapotranspiration de l'herbe maintient une couche nettement plus humide qu'à 1,50 m. Un capteur bas ne mesure pas l'air, il mesure la pelouse.
2. La proximité d'un mur ou d'une toiture. Une paroi restitue la nuit la chaleur du jour : le capteur y est plus chaud, donc son humidité relative y est plus basse.
3. Le sol en dessous. Une terrasse minérale sèche et chauffe ; un massif arrosé fait exactement l'inverse.

Le détail est développé dans notre guide sur installer une station météo et dans celui qui explique comment fonctionnent les capteurs.

Le contrôle au sel saturé : ce qu'il vaut, ce qu'il ne vaut pas

C'est la seule méthode de vérification accessible sans matériel de laboratoire. Le principe est physique : au-dessus d'une solution saline saturée, en enceinte close et à température stable, l'humidité relative d'équilibre est une constante connue.

Ces points fixes remontent au travail de Lewis Greenspan publié en 1977 dans le Journal of Research of the National Bureau of Standards (« Humidity fixed points of binary saturated aqueous solutions »), établi à partir de 1 106 mesures issues de 21 études. Les valeurs ci-dessous sont celles que la documentation de conservation physique tabule à partir de ce travail :

Le protocole, tel que le décrit cette même documentation : étaler le sel sec sur environ 3 mm au fond d'un récipient plat qui occupe le fond d'une boîte hermétique, humidifier avec le strict minimum d'eau — « do not add more water than is needed to make the salt look damp » —, y placer le capteur sans qu'il touche le sel, fermer, et attendre. Comptez de l'ordre de 20 minutes pour un petit capteur, environ une heure pour un instrument volumineux, dans une pièce à température constante.

Ce que la méthode vaut. Elle répond à une question binaire et précieuse : ce capteur est-il grossièrement décalé ? Un capteur qui affiche 68 % dans une boîte à NaCl a un problème réel de 7 points. C'est aussi le seul moyen honnête d'arbitrer entre deux appareils qui se contredisent : on ne compare pas deux capteurs entre eux, on les compare chacun à une référence physique.

Ce que la méthode ne vaut pas. Elle ne produit pas une incertitude de laboratoire. Cinq facteurs la limitent, et il faut les connaître avant d'en tirer une conclusion :

1. La température. Les valeurs du tableau bougent avec la température, et une boîte posée près d'un radiateur n'est pas à l'équilibre thermique. Le point NaCl perd 0,4 point entre 20 et 25 °C ; un gradient dans la boîte fausse davantage.
2. L'étanchéité. Une boîte qui fuit ramène l'humidité de la pièce ; l'équilibre affiché n'est plus celui du sel.
3. La pureté du sel et de l'eau. Un sel de cuisine iodé, anti-agglomérant, ou une eau du robinet chargée déplacent le point d'équilibre.
4. La saturation réelle. Il faut du sel en excès non dissous : si tout le sel est dissous, la solution n'est plus saturée et le point d'équilibre n'existe plus.
5. L'hystérésis, encore. Un capteur qui sort de trois jours de brouillard arrive dans la boîte avec un décalage temporaire. Le test mesure alors l'épisode récent, pas le capteur.

Et surtout : le contrôle n'est pas une correction. Sur la quasi-totalité des stations grand public, il n'existe aucun réglage d'offset d'humidité dans la console. Le sel vous dit de combien votre capteur ment ; c'est à vous d'appliquer la correction mentalement, ou dans votre outil de suivi si vous remontez les données vers Home Assistant. La procédure générale de réglage d'une station est détaillée dans notre guide dédié à calibrer sa station météo.

Un dernier mot sur la remise en état : Sensirion publie une procédure de reconditionnement pour un capteur décalé — cuisson à 100–105 °C sous < 5 %RH pendant 10 heures, puis réhydratation à 20–30 °C vers 75 %RH pendant 12 heures. Elle s'applique au composant nu, hors de tout emballage. Autant dire qu'elle est hors de portée sur un capteur extérieur monté et scellé : la conclusion pratique, c'est que sur une station grand public, un capteur d'humidité vraiment parti se remplace, il ne se répare pas.

Ce qu'il faut vérifier avant d'acheter

L'écart entre deux capteurs n'est pas un critère d'achat. Ce qui suit en est un.

1. Le capteur extérieur est-il remplaçable séparément ? C'est le critère numéro un pour l'humidité. Un capteur qui dérive au bout de quelques années se remplace pour une fraction du prix de la station — à condition que le fabricant vende la pièce détachée et que le protocole radio l'accepte. Une station monobloc dont le module extérieur n'existe pas au catalogue est une station jetable.
2. Peut-on ajouter des capteurs supplémentaires ? Deux mesures d'humidité au même endroit valent mieux qu'une : quand elles divergent au-delà de la tolérance annoncée, vous savez qu'il faut sortir la boîte à sel. Les écosystèmes qui acceptent plusieurs sondes déportées rendent ce contrôle croisé possible sans racheter une station.
3. L'abri est-il ventilé, ou peut-il le devenir ? Puisque l'humidité relative dérive de la température, tout ce qui protège la température protège l'humidité. Un abri à coupelles passif est un compromis ; un abri ventilé traite la cause.
4. Les données sont-elles exportables ? Une dérive lente ne se voit pas sur un afficheur : elle se voit sur une courbe de douze mois. Sans historique exploitable, vous ne détecterez jamais un décalage de 2 points par an.
5. La bande radio. Les retours d'acheteurs sont constants sur ce point : la portée annoncée est optimiste — de l'ordre de 100 m en champ libre, bien moins dès qu'il y a des murs, et une paroi en béton armé ou un isolant à pare-vapeur métallisé peut couper la liaison à quelques mètres. Côté physique, c'est la fréquence la plus basse qui traverse le mieux : à puissance égale, le 433 MHz pénètre mieux que le 868 MHz, ce dernier compensant en Europe par une puissance autorisée plus élevée et une bande moins encombrée. Un capteur bien placé qui ne transmet plus ne mesure rien.

C'est le milieu de gamme qui donne le meilleur rapport entre ce qu'on paie et ce qu'on mesure réellement : dans le premier segment, on trouve rarement un capteur extérieur remplaçable et un export de données ; tout en haut de gamme, on paie surtout l'anémomètre et la robustesse mécanique, pas une meilleure hygrométrie. Notre comparatif des stations à moins de 100 € détaille ce qu'on abandonne dans le premier segment.

Ce qu'il faut retenir

• Deux capteurs conformes à leur fiche technique peuvent afficher 4 à 6 points d'écart sans qu'aucun ne soit défectueux.
• 1 °C d'écart de température vaut jusqu'à 5 points d'humidité vers 90 % : l'écart vient souvent du thermomètre, pas de l'hygromètre.
• Après un épisode prolongé au-dessus de 80 %, le capteur garde un décalage temporaire — documenté à +3 points après 60 heures — qui se résorbe seul, lentement.
• La dérive annoncée est de l'ordre de 0,25 à 0,5 point par an, et elle s'accélère en atmosphère polluée ou chargée en solvants.
• Le test au sel saturé tranche entre « décalé » et « conforme ». Il ne délivre pas une incertitude de laboratoire, et il ne corrige rien.
• À l'achat, le seul critère qui vous protège dans la durée, c'est un capteur extérieur remplaçable monté dans un abri correct.