Concepts et terminologie

C'est quoi un étalonnage ?

C'est quoi une vérification ?

C'est quoi une confirmation métrologique ?

Quelle est la différence entre un étalonnage et une vérification ?

Qu'est-ce qu'un MRC ?

Y-a-t-il une nouvelle édition du Vocabulaire de métrologie ?

Est-ce que la méthode d'évaluation des incertitudes décrite dans le GUM est la seule valide ? L'exigence de traçabilité ne s'applique-t-elle que pour les grandeurs physiques ?

Qu'est que la méthode de Monte Carlo utilisée pour évaluer les incertitudes ?

Le GUM va-t-il changer ?

La justesse est-elle comprise dans l'incertitude ?

Qu'entend-on par « surveillance par redondance métrologique » ?

C'est quoi un étalonnage ?

Le vocabulaire International de Métrologie définit ainsi le terme Etalonnage :

 (VIM 2.39) opération qui, dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication

Quelle est la différence entre un étalonnage et une vérification ?

Un étalonnage permet de connaître l'erreur de l'instrument et en cas de défaut de justesse de la compenser en appliquant une correction.

La vérification permet de savoir que l'erreur de mesure est plus petite qu'une erreur appelée erreur maximale tolérée.

L'erreur maximale tolérée est définie par l'utilisateur comme étant la plus grande erreur qu'il est prêt à accepter.

À quelle fréquence dois-je étalonner mon pH-mètre ?

Comme pour tous les instruments (à moins que cela ne soit spécifié dans une réglementation, il revient à l'utilisateur de fixer les intervalles de temps entre les étalonnages, en fonction des exigences auxquelles il doit répondre.

Pour cela il peut utiliser les indications données dans les normes d'essais ou de produit, ou se référer aux spécification de fabrication.

Le fascule de documentation Afnor FD X 07-014 "optimisation des intervalles de confirmation métrologique des équipements de mesure" propose différentes approches pour la détermination de ces intervalles. Je dispose de plusieurs capteurs de température, mais d'un seul lecteur.

Est-il vrai que les instruments de mesure doivent être étalonnés et vérifiés tous les ans ?

Non aucune règle n'impose d'étalonner annuellement les instruments de mesure, à moins que cela ne soit spécifié dans une réglementation, il revient à l'utilisateur de fixer les intervalles de temps entre les étalonnages.

Certaines utilisations peuvent conduire a réétalonner un instrument plusieurs fois par an ou dans le cas contraire une fois tous les dix ans seulement pour d'autres équipements.

La seule disposition que l'on retrouve frèquement dans les référentiels c'est que l'on doit disposer de règles pour déterminer les intervalles entre étalonnages.

Le fascicule de documentation Afnor FD X 07-014 "optimisation des intervalles de confirmation métrologique des équipements de mesure" propose différentes approches pour la détermination de ces intervalles.

Est-ce que la méthode d'évaluation des incertitudes décrite dans le GUM est la seule valide ?

Le GUM est considéré comme le document de référence dans le domaine de l'évaluation des incertitudes.

D'autres approches ont été encouragées par des textes internationaux comme la norme ISO/CEI 17025 ou bien le Guide ILAC G17 : 2002 "Introducing the concept of uncertainty of measurement in testing in association with the application of the standard ISO / CEI 17025" propose également de s’appuyer sur des données existantes : […] The basis for the estimation of uncertainty of measurement is to use existing knowledge. Existing experimental data should be used (quality control chart, validation, round robin test, Proficiency Testing, handbooks etc.[…]

Quelles sont les règles de classement des équipements de mesure?

Lorsque l’équipement de mesure est décrit dans des normes ou dans des textes réglementaires (pour le cas de la métrologie légale), les limites d’erreurs tolérées y sont définies en fonction du type d'instrument et de son étendue de mesure.

Le problème est différent pour l’utilisateur d’équipement non décrit dans des normes ou règlements. L'utilisateur doit alors définir pour ses besoins propres des erreurs maximales tolérées par le produit ou le processus.

              Note : il convient de ne pas confondre la tolérance sur le produit et l'erreur maximale tolérée sur la mesure.

Comment peut-on étalonner ou vérifier un chronomètre ?

Si avec votre chronomètre vous mesurez des temps avec une incertitude souhaitée de quelques dixièmes de secondes alors un étalonnage par rapport à l’horloge parlante sera parfaitement adapté. L’horloge parlante s’obtient en composant le numéro de téléphone 3699.

L’horloge parlante est pilotée par le LNE-SYRTE, chargé par le Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) de la responsabilité des références nationales de temps et de fréquence.

Elle vous assure donc une traçabilité aux étalons nationaux.

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Quel est le point commun entre la métrologie légale et la métrologie industrielle ?

Métrologie Légale et Métrologie Industrielle ont les mêmes exigences de traçabilité métrologique. C'est-à-dire que le processus de mesure doit être défini et maîtrisé.

Il doit dans les conditions spécifiées, permettre d'obtenir un résultat de mesure dans lequel l'utilisateur a confiance.

L'approche du processus de mesure, dans les deux disciplines, est identique :

      - définition du mesurande, choix de la méthode de mesure adaptée, détermination des paramètres d'influences.

L'ensemble de ces facteurs conduisent ensuite, dans la pratique, à un résultat et une incertitude associée compatible avec le besoin.

    L'utilisation des résultats de l'opération métrologique diffère.

-   Soit il s'agit, dans le cas de la Métrologie Légale, de répondre à une conformité réglementaire et de s'assurer de la conformité de l'instrument au regard de cette exigence pour continuer à l'utiliser « en toute légalité ».

-   Soit il s'agit d'un besoin industriel (EMT) et l'utilisateur se doit de fixer une limite d'acceptation qui lui est propre afin de répondre à son besoin fonctionnel.

Il conviendra de s'assurer que l'utilisateur final sait mettre en œuvre le processus tel qu'il a été envisagé et analysé car sa participation dans l'incertitude de mesure est rarement négligeable.

Le concept de métrologie légale couvre différent aspects relevant de la conception, de la certification et de l'inspection en service d'instruments de mesure lorsque ces derniers sont soumis à une réglementation.

Instruments de mesure et méthodes de test

Les incertitudes :

L'une des taches essentielle des scientifiques est d'effectuer des mesures. Or, quel que soit le soin apporté à la mise en œuvre de la mesure, la précision de l'appareil, la compétence de l'opérateur, le respect des règles de manipulation et le contrôle sévère de tous les paramètres d'influence, il restera toujours une incertitude sur la mesure, aussi infime soit-elle. Tous les efforts accomplis dans le domaine de l'instrumentation visent à faire tendre cette incertitude vers une valeur de plus en plus faible, tout en sachant qu‘il ne sera jamais possible de l'annuler. C'est pourquoi toute mesure pour être complète doit comporter non seulement la valeur mesurée, mais également les limites de l'erreur possible sur la valeur donnée.

Sources d'erreur possible :

Les sources d'erreur sur l'expression d'une mesure sont dues :

• Aux limites de l'appareil (erreur de précision)
• A l'opérateur : mauvaise lecture d'un appareil, non-respect des procédures : connaissance insuffisante, mauvaise manipulation des appareils, attente insuffisante, (erreurs fortuites )
• Au milieu ambiant : influence de la température, de l'humidité, de la pression atmosphérique, (erreurs aléatoires)
• A l'ensemble du système de mesure : exemple modification d'une force électromotrice par l'introduction d'un voltmètre de faible résistance interne. (erreurs systématiques)

Expression de l'erreur de mesure

a) erreur absolue : 
C'est la différence entre la grandeur mesurée et la valeur vraie de la grandeur.erreur absolue = Valeur mesurée –valeur vraie.
L'erreur absolue et peut être positive ou négative. 
Erreur relative : c'est le quotient de l'erreur absolue à la valeur vraie 
Erreur relative =erreur absolue / valeur vraie 
L'erreur relative peut être exprimée de manière décimale, en pourcentage, ou en puissance de 10.
b) Les erreurs systématiques :
Elles sont dues aux imperfections de l'appareil de mesure et quelquefois au principe même de la mesure.
Par exemple une règle dont les divisions seraient trop écartées donnerait systématiquement une erreur importante.
Une erreur systématique est constante en grandeur et en signe, on peut l'éliminer par un étalonnage fréquent de l'appareil de mesure et une étude critique de la méthode expérimentale.
c) Les erreurs fortuites :
Elles sont dues généralement à l'insuffisance des qualités mécaniques de l'appareil de mesure à l'imperfection des qualités sensorielles de l'expérimentateur. Contrairement aux erreurs systématiques les erreurs fortuites ne sont ni constantes ni en grandeur ni en signe.
Elles sont purement aléatoires et, de ce fait, on peut les éliminer partiellement en faisant la moyenne des résultats observés sur plusieurs expériences.

Classe des appareils :

Le constructeur est tenu de définir la classe de son appareil qui fixe la marge maximale d'incertitude de construction. un appareil est dit de classe 2 quand l'incertitude relative de construction est inférieure à 2% de maximum de l'échelle (c.à.d du calibre ). Sur le calibre 10 A d'un ampèremètre de casse 2, l'incertitude de construction sera au maximum égale à 2 % de 10A. Plus la classe est faible, plus l'appareil est précis mais sans prix de revient est élevé car plus ces composants ont été sélectionnés avec précision. L'incertitude de construction est constante pour un calibre donné. Il est conseillé généralement d'utiliser le dernier tiers ou, à la limite, la seconde moitié du cadrant.
On utilise ainsi un calibre 10A pour 5A < I <10A
On utilise un calibre 3A pour 1.5A < I < 3A 
delta X= (Classe *calibre) /100
(delta X)/X = classe /100 * calibre /X = classe /100 * N/n

Appareils à affichage numérique :

Pour ce type d'appareils, les constructeurs fournissent une indication qui nous permet de calculer l'incertitude totale sur la mesure.
L'incertitude est très souvent donnée de la manière suivante : y% +z unités dans l'incertitude absolue Vx sur une mesure : 
Y% représente un premier terme proportionnel à la lecture x : y/100.x
Z est donné par le constructeur, l'unité est le rapport calibre utilisé / nombre de points de l'appareil.
Donc en numérique la précision donnée par le constructeur permet une appréciation rapide de l'incertitude. 
Exemple : Soit un voltamètre numérique à trois afficheurs lumineux. Si cet appareil a 500 points (000,001,…498, 499 )et présente une précision de 0.2% unités, quelle sera l'incertitude relative sur une lecture de 38.0V ?
Sur le calibre de 50 V on a la correspondance : Unité =50 V/500 = 0.1 V.
Si
La lecture V = 38.0 l'incertitude (delta V) comporte 2 termes :
Premier terme = 0.2*38.0V/100 =0.08 V 
Deuxième terme : 
Z unités = 2x (0.1 ) = 0.2 V 
D'où : 
(delta V) = 0.08 + 0.2 =0.28 V 
et (delta V)/V = 0.8/38 =0.008 soit 0.8%
Exemple 2 :
avec un MX512 – métrix on a : affichage 2000 points de 0000 à 1999 et sur le calibre 1000 V –une précision indiquée de +- (0.5% L + 1 UR ) ou L est la lecture affichée et UR l'unité de représentation selon la recommandation CEI –485 de 1974 ( c'est l'unité de décade de poids le plus faible ) on aura : 
1 UR = calibre/nombre de poids = 1000 V/2000 points =0.5 V