Formation Métrologie

INTRODUCTION

Définitions et vocabulaire

Le système SI

Les étalons et la chaîne d’étalonnage

L’instrument de mesure

Étalonnage et vérification

Les opérateurs

Les procédures

Les locaux

Surveillance des instruments en service

Comment mettre en place la fonction métrologique da ns l’entreprise

Exemple d’application

SommaireSommaireSommaireSommaire

Qu'est ce que la métrologie ?

Selon la Rousse :

« mesurer c’est déterminer une quantité ou une

grandeur ».

Selon la Rousse :

« mesurer c’est déterminer une quantité ou une

grandeur ».

La métrologie est la science des mesures

La NORME ISO 9000 & la Métrologie

� Approche processus

� Élaborer à partir du concept de la roue ‘Deming’,

PlanDo

CheckAct

Amélioration permanente

Planifier Faire

VérifierAgir

Chapitre 7.6 de la norme ISO 9001 – 2000Maîtrise des dispositifs de surveillance et de mesu re

L’organisme doit établir des processus pour

assurer que les activités de surveillance et de

mesure peuvent être effectuées et sont

effectuées de manière cohérente par rapport

aux exigences de surveillance et de mesure.


Les équipements doivent être :

� Étalonnés ou vérifiés

� Réglés

� Identifiés

� Protégés contre le déréglage

� Protégés au cours de la manutention,

maintenance et stockage.


L’organisme doit évaluer et enregistrer la validité des

résultats de mesure antérieurs lorsqu’un équipement

se révèle non-conforme aux exigences.


L’organisme doit entreprendre les actions appropriées sur

l’équipement ( lorsque l’équipement se révèle non-

conforme)


Les enregistrements des résultats d’étalonnage et de

vérification doivent être conservés.

La norme NF X 07-010 - Code Marocain NM 15.0.003

La présente norme a pour objet de définir :

�Les principes de gestion dans le choix, l'étalonnage, la

vérification et la remise en état des moyens de mesure ,

�Les dispositions générales à mettre en oeuvre pour assurer cette

gestion.

LA FONCTION METROLOGIE DANS l’ENTREPRISE


NF X 07- 001 (NM 15.0.001) : Vocabulaire international

des termes fondamentaux et généraux de métrologie .

•Métrologie : Science des mesurages

Activité par laquelle l’État décide d’intervenir par voie

réglementaire sur certaines catégories d’instruments de

mesure notamment ceux utilisés dans les transactions

commerciales (ponts bascules, pompes à essence, …)

et dans la surveillance du respect de la réglementation

et de la sécurité (chronotachygraphe …).

Métrologie légale


MMéétrologietrologie lléégalegale

La métrologie légale concerne:

� les mesures destinées au commerce,

� les mesures concernant la santé et la sécurité,

� la protection de l'environnement,

� les mesures aux fins de l'application de la législation

�Convention diplomatique entre États, signée à paris

en 1875

� La convention du Mètre est le cadre officiel de

mesure sur lequel reposent toutes les autres activités

internationales de métrologie pratique.

� Elle est à l’origine de la création du Bureau

International des poids et Mesure (BIPM).

CONVENTION DU METRE

Mission:

� définir les unités de mesure,

� réaliser les étalons qui matérialisent ces unités,

� conserver les prototypes internationaux

� contribuer à l’amélioration et l’extension du

Système International d’unité (S.I)

BUREAU INTERNATIONAL

DES POIDS ET MESURES ( BIPM )

Chaque pays a son propre organisme de normalisation:

� Association française de normalisation :Afnor en

France,

� LLe National Institute for Science and Technology:NIST

aux États-Unis,

� le Deutsches Institut für Normung: DIN en Allemagne,

� l'Institut belge de normalisation :IBN en Belgique,

� le British Standards Institution: BSI au Royaume-Uni

� Le SNIMA : Service de Normalisation Industrielle

Marocaine au Maroc…

Créée en 1955, l’Organisation Internationale de la

métrologie légale a pour mission de

� fournir une base commune internationale pour

l’élaboration des lois et règlements nationaux liés à la

métrologie.

�assurer la loyauté des transactions entre les pays

L’ORGANISATION INTERNATIONALE DE METROLOGIE LEGALE (OIML)

LES LES ÉÉTATS MEMBRES DE TATS MEMBRES DE l'OIMLl'OIML

59 ÉTATSSlovaquieMonacoIndeCroatie

Viet NamSerbie-et-MonténégroMacédoineHongrieChine

États-UnisArabie saouditeCorée, Rép. de

GrèceCanada

Royaume-UniFédération de RussieCorée, R.P.D.AllemagneCameroun

TunisieRoumanieKenyaFranceBulgarie

TanzaniePortugalKazakhstanFinlandeBrésil

SuissePologneJaponÉthiopieBelgique

SuèdePakistanItalieÉgypteBélarus

Sri LankaNorvègeIsraëlDanemarkAutriche

EspagneNouvelle-ZélandeIrlandeRép. tchèqueAustralie

Afrique du SudPays-BasIranChypreAlgérie

SlovénieMarocIndonésieCubaAlbanie

PrincipauxPrincipaux rôlesrôles des des ÉÉtatstatsen en matimati èèrere de de mméétrologietrologie

�Unités compatibles�Étalons de mesure�Traçabilité�Métrologie légale�Mécanismes d'accréditation�Recherches�Formation�Information

SYSTSYSTÈÈME DE CERTIFICATS OIML ME DE CERTIFICATS OIML POUR LES INSTRUMENTS DE POUR LES INSTRUMENTS DE

MESUREMESURE

Le Système de certificats OIML pour les instruments de mesure a été établi en 1991 pour faciliter les procédures administratives et réduire les frais associés à celles-ci dans les domaines du commerce international des instruments de mesure soumis à des exigences légales. Il fonctionne sur une base volontaire.

CertificatsCertificats OIMLOIML

Le Système donne la possibilité pour un fabricant d'obtenir un Certificat OIML et un Rapport d'essai indiquant qu'un type (modèle) donné d'instrument satisfait aux exigences des Recommandations internationales OIML concernées.Les Certificats OIML sont délivrés par les États Membres de l'OIML et enregistrés par le BIML.

Métrologie technique ( ou industrielle)

�� Les mesures doivent assurer les compatibilités

dimensionnelles ainsi que la conformité aux

spécifications


Métrologie scientifique

� Les unités de mesure doivent faire objet de

recherche d’amélioration

et les étalons qui les matérialisent doivent être bien

conservés



Mesurage :

Ensemble d’opérations ayant pour but de déterminer la

valeur d’une grandeur.


Exactitude de mesure :

Étroitesse de l’accord entre le résultat d’un mesurage

et la valeur « conventionnellement » vraie de la

grandeur mesurée.

L’emploi du terme précision au lieu d’exactitude doit

être évité.


•Incertitude de mesure : Estimation caractérisant

l’étendue des valeurs dans laquelle se situe la

valeur vraie d’une grandeur mesurée.

• Résolution :

La plus petite différence d’un dispositif afficheur qui

peut être perçue d’une manière significative


Grandeur d'influence :

Grandeur qui sans être l'objet de mesure,

influe sur le résultat.



•Ajustage :

Opération destinée à amener un appareil de mesure à

un fonctionnement et une justesse convenables pour son

utilisation.


•Erreur de justesse :

Composante systématique de l’erreur d’un

résultat de mesurage.


� Aptitude d’un IM à donner, dans des conditions

d’utilisation définies, des réponses très voisines

lors de l’application répétée d’un même signal

d’entrée.

Fidélité


� Aptitude de la méthode à donner des résultats

les plus proches possibles lors d'analyses

répétées d'un même échantillon.

Fidélité

• Schématisation de la justesse et la fidélité:

Pas juste

Pas fidèle

Pas juste

fidèle

Juste

fidèle



Variabilité aléatoire des résultats d'une série de

déterminations d'un même échantillon effectuée dans

des conditions très proches (et donc généralement

dans un temps court).

Répétabilité

Nota : les conditions de répétabilité :

� Même mode opératoire,

� Même opérateur,

� Même instrument,

� Même milieu,

� Durée courte.

Répétabilité

variabilité aléatoire des résultats de plusieurs

déterminations d'un même échantillon, effectuées de

manière espacée dans le temps, donc dans des

conditions qui peuvent être expérimentalement

légèrement différentes.

Reproductibilité


Nota : les conditions que l’on fait varier :

�Observateur,

� Instrument de mesure,

� Étalon de référence

� Lieu,

� Conditions ambiantes

� Temps,

Reproductibilité

� est rendu international par le traité dit « convention

du mètre ».

� trouve son origine dans le système MKSA (Mètre,

Kilogramme, Seconde , Ampère). C’est l’extension de ce

dernier système qui a donné naissance au Système

International d'unités.

LE SYSTEME INTERNATIONAL D’UNITES

� n’est pas un système statique, immuable ; il évolue

continuellement pour répondre à tous les besoins de

mesure exprimés par les différentes industries.

� rendu obligatoire au Maroc par le Dahir n°1-86-193

du 31 Décembre 1986 portant promulgation de la loi 2-

79 relative aux unités de mesure,


� comprend actuellement sept unités fondamentales :

� Le mètre (m) pour les longueurs,

� Le Kilogramme (Kg) pour les masses,

� La seconde (s) pour les durées (temps),

� L’ampère (A) pour l’intensité électrique,

� Le Kelvin (K) pour la température thermodynamique,

� Le candela (cd) pour l’intensité lumineuse,

� La mole (mol) pour la quantité de matière.


� comporte en outre

� un grand nombre d’unités dérivées (Watt, Volt,

Vitesse,…)

� des unités supplémentaires (Radian, Stéradian…)

� aux quelles s’ajoutent leurs multiples ( ex : 1Km

=1000m…)

� et sous multiples formés au moyen de facteurs décimaux

(ex : 1cm = 0,01m…).


Les unités de mesures sont représentées par des

étalons.

� Les étalons peuvent être

� un objet inaltérable, comme la masse étalon ;

� un phénomène physique, comme l'étalon seconde,

l'étalon mètre, l'étalon intensité du courant électrique ;

� une réaction chimique, comme l'électrode normale à

hydrogène ou l'électrode au calomel saturée en KCl

utilisée en électrochimie.

Étalons

•Poids et Masse :Une série de poids de 1 mg à 1 kg pour l'étalonnage des balances.

•Pression : Trois capteurs de pressions de 10, 50 et 200 bars pour l'étalonnage des manomètres.

Série de tamis : Série de tamis conformes à la norme NFP 11-504 pour l'étalonnage des tamis.

Force : Un étalon de force SENSY de 1500 KN pour l'étalonnage des

presse à béton.

Température : Un étalon de température à bain LAUDA pour l'étalonnage des thermomètres.

� Étalon international : étalon reconnu par un

accord international pour servir de base

internationale à l’attribution de valeurs aux autres

étalons de la grandeur

Concernée.

� Étalon national : étalon reconnu par décision

nationale, dans un pays pour servir de base à

l’attribution de valeurs aux autres étalons de la

grandeur concernée.

Étalons

� Étalon primaire : étalon qui est désigné ou

largement reconnu comme présentant les plus

hautes qualités métrologiques et dont la valeur

est établie sans se référer à d’autres étalons de

la même grandeur

� Étalon secondaire : étalon dont la valeur est

établie par comparaison à un étalon primaire de

la même grandeur

Étalons

� Étalon de référence : étalon en général de la

plus haute qualité métrologique disponible en

un lieu donné ou dans une organisation

donnée, dont dérivent les mesurages qui y sont

faits

� Étalon de transfert : étalon utilisé comme

intermédiaire pour comparer entre eux des

étalons.

Étalons

Étalon de travail :

étalon qui est utilisé couramment pour

étalonner ou contrôler des mesures

matérialisées, des appareils de mesure ou des

matériaux de référence.

Étalons

� Classe d’un étalon : Classe qui satisfait à

certaines exigences métrologiques destinée à

conserver les erreurs dans des limites

spécifiées.

Une classe est habituellement indiquée par un

nombre ou symbole adopté par convention

dénommé indice de mesure.

Étalons

Masse : kilogramme

Masse du prototype en platine iridié qui a été

sanctionné par la Conférence générale des

poids et mesures tenue à Paris en 1989 et qui

est déposé au Bureau international des Poids

et Mesures.

Étalons

Le kilogramme est la masse d'un cylindre en

platine iridié (90 % Pt, 10 % Ir) de 39 mm de

diamètre et 39 mm de haut déclaré unité SI de

masse depuis 1889 par le Bureau international

des poids et mesures.

Étalons

Le kilogramme est la seule unité de mesure du

Système international d'unités à comporter un

préfixe multiplicateur.

Étalons

Le kilogramme est la seule unité du Système

international qui soit toujours représentée par un étalon

matériel. Celui-ci est conservé sous trois cloches de

verre scellées et n'est sorti que pour réaliser des

étalonnages (opération qui n'a eu lieu que trois fois

depuis sa création). Malgré ces précautions, la masse

du prototype a déjà varié de quelques microgrammes.

Étalons

� Classe des masses étalons de 1 g :

� Classe E1 : ± 0,010 mg

� Classe E2 : ± 0,030 mg

� Classe F1 : ± 0,10 mg

� Classe F2 : ± 0,3 mg

� Classe M1 : ± 1,0 mg

� Classe M2 : ± 3 mg


Étalons

� Classe des masses étalons de 1 Kg :

� Classe E1 : ± 0,5 mg

� Classe E2 : ± 1,5 mg

� Classe F1 : ± 5 mg

� Classe F2 : ± 15 mg




Étalons

� Étalon primaire de temps et fréquence

� Avant la deuxième guerre : horloge mécanique

� Après la deuxième guerre : horloge à quartz

précision : 10 -6

� depuis le 13 octobre 1967: horloge atomique

précision : 10 -14

Étalons

� Une horloge atomique est une horloge qui

utilise une des caractéristiques physiques des

atomes. Ces horloges calculent le temps de

référence à partir de la fréquence du rayonnement

électromagnétique émis par le passage d'un

électron d'une couche à une autre.

Étalons

� La première horloge atomique fut construite

en 1947. Il s'agissait d'une horloge à

ammoniac. Ce type d'horloge peut s'écarter de

l'heure réelle d'une seconde en trente ans.

Étalons

� En 1958, fut créée au Canada, la première

horloge atomique à jet de césium 133, ayant une

précision de l'ordre de quelques millionièmes de

seconde par an. Beaucoup plus précise, ce type

d'horloge s'écarte de l'heure réelle d'une seconde

en 3000 ans.

Étalons

� Étalon primaire du mètre

� Le mètre est défini comme la distance

parcourue par la lumière en 1/299792458ème

de seconde

Étalons

Étalons

La barre de platine iridium utilisée comme

prototype du mètre de 1889 à 1960

� cales étalons :

Étalons

� Classe des cales étalons :

� 00 : cale de haute précision

� K : étalon primaire pour étalonnage d'autres

cales étalon (en entreprise)

� 0 : travaux précis de laboratoire

� 1 : réglage précis pour travaux de mesure

sur marbre ou étalon de transfert

� 2 : réglages précis en atelier

� 3 : vérification et réglage de machine

Étalons

Le kelvin (symbole K, du nom de Lord Kelvin) est

l'unité SI de température thermodynamique. Par

convention, les noms d'unité sont des noms

communs et s'écrivent en minuscule (« kelvin » et

non « Kelvin »).

Étalons

Le kelvin est la fraction 1/273,16 de la

température thermodynamique du point triple de

l'eau, et une variation de température de 1 K est

équivalente à une variation de 1°C. Toutefois, à

la différence du degré Celsius, le kelvin est une

mesure absolue de la température. La

température de 0 K est égale à -273,15°C et

correspond au zéro absolu (le point triple de l'eau

est à +0,01°C).

Étalons

La mole (symbole : mol) est une unité de base du

système international, qui est principalement utilisée

en physique et chimie. La mole correspond à la

quantité de matière d'un système contenant autant de

particules individuelles qu'il y a d'atomes dans 0,012

kilogramme de carbone 12C. Ce nombre de particules,

appelé nombre d'Avogadro, est de l'ordre de 6,023 ×

1023.

Étalons

L'ampère est l'intensité d'un courant constant qui,

maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes,

de longueur infinie, de section circulaire négligeable et

placés à une distance de un mètre l'un de l'autre dans le

vide produirait entre ces conducteurs une force égale à

2.10-7 newton par mètre de longueur.

Étalons

La candéla est l'intensité lumineuse, dans une direction

donnée, d'une source qui émet un rayonnement

monochromatique de fréquence 540.1012 hertz et dont

l'intensité énergétique dans cette direction est de 1/683

watt par stéradian.

Étalons

But :

� assurer le raccordement des différents moyens

de mesure utilisés dans l’entreprise aux étalons

nationaux / internationaux , sans discontinuité et

avec le minimum de perte de précision.

CHAINE D’ETALONNAGE


« étalons primaires »

« étalons secondaires »

« étalons de référence »

� Grande stabilité dans le temps

� Conservés dans les laboratoires primaires

� Reproduits avec une grande précision

� Utilisés principalement par des laboratoires dont la vocation essentielle est l’étalonnage

« étalons de travail »

« laboratoires primaires »Laboratoires de référence national

« Laboratoires secondaires »laboratoires d’étalonnage agréés

(accrédités)

« Laboratoires tertiaires »laboratoires de métrologie d’entreprises


Recherche et développement

Conservation des étalons

Étalonnages de précision

Interlocuteurs des constructeurs d’instruments

Certificats d’étalonnages si accrédités

2 5 O c d u p o i n t d e c o n s ig n e d 'u n b a in t h e r m o s t a t iq u e. » é t a l o n d e t r a n s f e r t

( d i s p o s i t i f )

s L a b o r a t o i r e o u or g a n is m e p u b l i c d é l i v r a n t d e s c er t i f i c a t s o f f i c ie l s �� é t a lo n d e r é f é r e n c e d 'é t a l o n n a g e :

�� r a c c o r d e m e n t d e s r é f é r e n c e s d e s u t i l i s a t e u r s a u x é t a lo n s n a t i on a u x ,

�� é t a lo n d e t r a n s f e r t �� c o n s e i l , f o r m a t io n e t a s s is t a n c e ( d i s p o s i t i f ) t e c h n iq u e . L a b o r a t o i r e d ' u n e s o c i é té o u d 'u n

�� é t a lo n d e r é f é r e n c e o r g a n is m e d o n t l e p o t e n t i e l t e c h n i q u e e t r e c o n n u o f f i c ie l l e m e n t

S e c t i o n E t a l o n n a g e : �� é t a l o n n a g e d e s é t a l o n s d e r é f é r e n c e e t

�� é t a lo n d e t r a n s f e r t d e s in s t r u m e n t s d e m e s u r e , ( d i s p o s i t i f ) �� c o n s e i l , f o r m a t io n e t a s s is t a n c e t e c h n iq u e .

�� é t a lo n d e r é f é r e n c e �� é t a lo n d e t r a n s f e r t C h a în e d 'é t a l o n n a g e d a n s l ' e n t r e p r i s e ( d i s p o s i t i f ) o u le s e r v i c e

�� é t a lo n d e t r a v a i l m o y e n d e m e s u r e

D I F F U S I O N D E L A M E T R O L O G I E

C O N S E R V A T I O N E T A M E L I O R A T I O N S D E S E T A L O N S

B u r e a u N a t io n a l D e M é t r o lo g ie ( B N M ) �� C o n s e r v a t i o n e t a m é l i o r a t i o n d e s é t a lo n n a t io n a u x

�� é t a l o n n a g e d e s r é f é r e n c e s d e s c e n t r e s d ’ é t a lo n n a g e a g r é e �� é t a lo n n a t io n a l �� t u t e l l e t e c h n iq u e d e la c h a î n e d ’ é t a lo n n a g e

L a b o r a t o i r e N a t i o n a l d e M é t r o l o g i e

S e r v ic e s d e m é t r o lo g ie h a b i l i t é s ( S M H )

E n t r e p r i s e O U

s e r v i c e

C e n t r e s d ’ E t a l o n n a g e a g r é é s ( C E T A )

Méthodes

Milieu

Principe du procédé de mesure

Opérateur ECME

Le produit à mesurer

Procédé de mesure

La fonction métrologie

Ishikawa ou 5M Causes - effetMain d’œ

uvre

milieu

matière

Moy

en

mét

hode

Gradient de …

Matériau

Hygrométrie

VibrationsPropreté

Formation

Habileté

Entraînement

Nbre de

mesures

Corrections

Procédé de mesure

Dérive

d’étalonnage

Etalonnage

T°C

Exactitude

Résolution… Répétabilité

•Instrument de mesure :

Dispositif destiné à faire un mesurage, seul ou en

conjoncture avec d’autres équipements.

L’instrument de mesure.


• Classe d’un instrument de mesure :

Classes qui satisfont à certaines exigences métrologiques

destinées à conserver les erreurs dans des limites

spécifiées.

Une classe est habituellement indiquée par un nombre ou

symbole adopté par convention dénommé indice de

mesure.



La "précision" de l’équipement est une valeur relative qui

s'applique (sauf indication contraire) au maxi de l'échelle,

elle sert à déterminer l‘incertitude absolue en tous points

de l'échelle.

Incertitude absolue = "précision" * maxi de l'échelle.



un transmetteur, d'échelle 0 à 1 000 mbar, a une précision de 0,5% "signifie que l‘incertitude absolue est de :

0,5/100 * 1 000 mbar = 5 mbar, c'est à dire +/- 5 mbar

Ainsi, pour une valeur de 100 mbar, la mesure est :

100 mbar +/- 5 mbarou son incertitude relative :

incertitude absolue / valeur mesurée = 5 mbar/100 mbar = 5%.

La mesure est : 100 mbar +/- 5% (≠ des 0,5% du début).



• Étalonnage : Ensemble des opérations établissant,

dans des conditions spécifiées, la relation entre les

valeurs indiquées par un appareil de mesure ou un

système de mesure ou les valeurs représentées par

une mesure matérialisée, et les valeurs connues

correspondantes d’une grandeur mesurée par un

étalon de référence.


La fonction métrologie L’instrument de mesure

• Vérification : La vérification est un étalonnage dont le

résultat est exprimé en terme de conformité ou de non-

conformité avec une exigence. Elle permet de s’assurer

que les écarts entre les valeurs indiquées par un

équipement de mesure et les valeurs connus

correspondantes d’une grandeur mesurée sont inférieures

aux erreurs maximales tolérées définies par une norme,

par une réglementation ou une prescription interne.



• Calibrage : Positionnement matériel des repères d’un

appareil de mesure en fonction des valeurs

correspondantes à la grandeur mesurée.

•Ne pas confondre calibrage et étalonnage.



ÉÉtalonnage ou vtalonnage ou véérification de lrification de l’é’équipement?quipement?

Comparaison de l’équipement avec un étalon

de référence?

Vérifier la

Conformité

Besoin de correction des résultats de mesures

Constat de

Vérification

Certificat d’étalonnage

Constat de

Vérification

Non

Vérification par rapport à une

référence

Oui



VERIFI CATION ETALONNAGE

NON CONFORME

CONFORME

Instrument de mesure

COMPARAISON TECHNIQUE

Résultats de mesure

Comparaison des résultatsà la prescription demandée Documents d'étalonnage

MISE A JOUR DE LA FICHE DE VIE Mise ou remise en service

Étalon

Ajustage Réparation Déclassement

Constat de vérification

Repérage de vérification Repérage d’étalonnage

Réforme


SYNOPTIQUE DE DECISION SUITE A UNE VERIFICATION PERIODIQUE


• Tolérance et incertitudede mesure

Intervalle de tolérance

X Valeur de la grandeur mesurée

X

X

X

X

Incertitude de mesure

Conditions d’acceptationL’instrument de mesure

Zone hors tolérance

Données du problème

Décision

Étendue d’erreurs tolérées

Acceptation

Acceptation avec risques

d’accepter un appareil mauvais

Acceptation ou refus avec

risques partagés

Refus avec risques de

refuser un appareil bon

Refus

Condition d’acceptationL’instrument de mesure

Les périodicités d’étalonnage applicables pour un moyen de

contrôle de mesure ou d'essai sont données pour prévenir toute

dégradation et d'assurer sa crédibilité dans le temps.

Les périodicités sont déterminées en fonction de la stabilité du

matériel, des conditions d'utilisation et de la fréquence

d'utilisation.

VERIFICATION PERIODIQUE


� Température ambiante,

� Équilibre thermique,

� Hygrométrie -pression atmosphérique,

� Magnétisme,

� Vibrations,

� …

Milieu

Influences

• La température ambiante

• L’humidité relative

• L’alimentation électrique

• Les perturbations radioélectriques

• Les poussières

• Les vibrations

• La pression atmosphérique

Les Locaux

Milieu

REMEDES

• La climatisation

• L’orientation

• Un sas d’entrée

• Une régulation électrique

• Une terre spéciale de mesure

• Le blindage du laboratoire

• Le maintien de la propreté

• Un espace suffisant

• Un accès limite au personnel compétent

Les Locaux

Milieu

Allure de la courbe de stabilisation thermique

Milieu

Volume : 1m3 0.01m3 27x10-6m3Surface d’échange : 6m² 2m² 5.4x10-3m²Rapport V/S : 0.17m 0.005m 0.005m

Le temps de stabilisation est environ 30 fois plus important pour le grand cube que la plaque et le petit cube ( de même matériau), pour les mêmes conditions thermiques ( initiale et finale).

Le temps de stabilisation est fonction du rapport : Volume / surface d’échange.

Milieu

Son rôle qui est très limité en dimensionnelle mais est très critique en métrologie des pressions et des débits.

La norme NF E 10-100 recommande :

� Une pression partielle de vapeur d'eau de 1333 Pa, ce qui correspond approximativement à un taux d'humidité relatif de 55%,

� Une pression atmosphérique de 101 325 Pa = 1 bar.

Hygromètrie

milieu

� Matériau : coefficient de dilatation

� Gradient de température,

� Gradient de concentration,

� Déformation élastique,

� Stabilité dimensionnelle,

� …

Matière

Il est indispensable de connaître avec précision le coefficient de

dilatation de chacun des matériaux mis en oeuvre afin

d'effectuer les corrections possibles

Coefficient de dilatation

ExempleETALON CERAMIQUE

PIECE FONTE BLANCHE

Coefficient de dilatation linéaire : α

2,5 µm/m/°CL=200mm soit 0,2m

18 µm/m/°CL=200 mm soit 0,2m

Différence de température

20 à 25 °C 20 à 25 °C

La variation sur la longueur : ∆L

∆L = 2,5*5*0,2 = 2,5µm

∆L = 18*5*0,2 = 18µm

∆L= ∆Létalon- ∆Lfonte = 15,5µm

matière

Principale grandeur d’influence

Dans le système ISO elle est fixée à 20°C.

Dimensionnel :

la dilatation d’un corps est proportionnelle à la variation de

température

Exemple : pour une pièce d’acier d’une longueur de 100mm

et pour 1 degré de variation de température la variation

dimensionnelle est de 1.1µm

La température

( )T.LLT∆α+= 120

L’origine des déformations élastiques sont :

� le positionnement de l’objet (pièce à

mesurer : dimensionnelle) ou (poids pesage =

excentration),

� le poids propre de l'objet,

� le poids de l'instrument de mesure et la

pression de mesure (mesure de pression, de

déformation, de masse,…)

Déformations élastiques

Matière

Pour obtenir cette stabilité, deux moyens sont

possibles:

� Vieillissement naturel à l’air libre.

� Vieillissement accéléré par traitements thermiques.

Stabilité dimensionnelle

Matière

� Une valeur numérique,� Une unité,� Une incertitude.

La grandeur que l’on peut mesurer s’appelle un mesurande.

Exemple :

10,0 ± 0,2 mm

unitévaleur numérique incertitude

Méthode Incertitude de mesure

� On diminue les erreurs aléatoires en répétant les

mesures (répétabilité).

� On diminue les erreurs systématiques en appliquant

des corrections (dûes aux facteurs d’influence).


=erreur aléatoire + erreur systématique

Méthode

Erreurs systématiques

Exemples :

� Erreur de graduation d’un manomètre, comparateur,…

� Variation de la concentration d’un liquide en fonction du niveau de prélèvement

�…

Erreurs systématiques : Erreur constante, identifiable au

terme d'une série de mesures portant sur une même

caractéristique et effectuée dans des conditions identiques.

Méthode

� Erreurs liées à l’instrument

� Défaut d’étalonnage d’un instrument de mesure

� Non respect de la courbe d’étalonnage, (hystérésis)

� Graduation défectueuse d’un instrument de mesure

� Usure

� Temps de fonctionnement ( vieillissement)


Méthode

� Erreurs liées aux grandeurs d’influence

� Température

� Effet de l’excentration (masse)

� Pression de mesure (dimension)

� …


Méthode

� Erreurs liées à l’intervention de l’opérateur

� Erreur de paralaxe


Méthode

Erreurs aléatoires

Erreur due à l'influence de facteurs imprévisibles

et non maîtrisables.

� Se modifient d’une façon imprévisible lorsqu’on répète le

mesurage d’une même grandeur dans des conditions

semblables

� Présentent un caractère aléatoire et ne peuvent être

quantifiées.

Méthode

� Erreurs de fidélité de l’instrument

� non répétabilité de la mesure

Erreurs aléatoires

Méthode

� Erreurs dues aux grandeurs d’influence

� variation indéterminée de température

� présence de vibration

Erreurs aléatoires

Méthode

� Erreurs accidentelles ou parasites

� erreurs d’observation de l’opérateur,

� défaut ponctuel de fonctionnement de l’appareil,

� perturbations diverses ( micro-coupures, parasites électrique, . . .),

� erreurs grossières : calcul, échelle, . . .,

Erreurs aléatoires

Méthode

� Erreurs liées au produit à mesurer

� état de surface,

� forme, mélange, …

� matière,

� …

Erreurs aléatoires

Méthode

Méthode pour le calcul des incertitudes de mesure

� Inventaire de toutes les sources d’erreurs de

mesure

� Identification des erreurs sous les deux

catégories

� Systématiques

� Aléatoires

Ishikawa ou 5M Causes - effetMain d’œ

uvre

milieu

matière

Moy

en

mét

hode

Gradient de …

Matériau

Hygrométrie

VibrationsPropreté

Formation

Habileté

Entraînement

Nbre de

mesures

Corrections

Incertitudes de

mesure

Dérive

d’étalonnage

Etalonnage

T°C

Exactitude

R & RRésolution…


� Evaluer les composantes d’incertitude par les

méthodes modèle A ( statistique)

� Écarts types notés Ui

� Evaluer les composantes d’incertitude par les

méthodes modèle B ( autres)

� Écarts types notés Uj


� La méthode de type A se fonde sur l’application de

la statistique. Elle est principalement utilisée pour

quantifier les incertitudes de répétabilité de mesurage.

� La méthode de type B recouvre tout ce qui n’est

pas statistique (spécification, constructeur, certificats

d’étalonnage, facteur d’influence...).

-a aO-a

a

O

OO

Etendue = 2a

Lois Variance Ecat-type

Loi Normale99,73%a= 3σ

Uniforme

Représentation

-a

3

as =

9

2

2a

s =

3

2

2a

s =

3

as =

Méthode Les méthodes de type B :

OO

Arc-sinus

a-a2

as =

2

2

2a

s =

OO

triangulaire

6

2

2a

s =6

as =

a-a

Etendue = 2a

Lois Variance Ecat-typeReprésentation



tout phénomène sauf les défaut de forme, A utiliser en l’absence d’une loi,

Normale

Température du local, produit à faible inertie thermique

Arc-sinus

Résolution (balance), excentrationTriangle

Résolution, hystérésis, classe, géométrie, dérive d’étalonnage

Rectangle

ComposantesMéthode de calcul

Distribution a priori

3/au =

6/au =

2/au =

9/au =


� Combiner les Ui et Uj par la loi de combinaison

des variances

� Uc = ( Ui2 + Uj2 )1/2

� Calculer l’incertitude élargie

� U = k Uc , avec k = 2 (norme)

� Assurer la gestion de tous les moyens de contrôle de

mesure et d'essai en service dans l'entreprise,

� Maîtriser l'aptitude à l'emploi de tous les moyens de

contrôle de mesure et d'essai

Rôles du métrologue

La fonction métrologie Métrologue

� Assurer les opérations d’étalonnage et de

vérification par rapport à des données préétablies,

� Gérer les étalons de référence,



� Informer et sensibiliser les utilisateurs,

� Assurer la mise à jour des documents : fiches

de vie, procès verbal d’étalonnage, planning

d’étalonnage, etc....

� Veiller au bon usage des unités de mesure



Les qualités du métrologue

� Structuré

Le métrologue devra mettre en place au sein de son

service une véritable structure qui amènera la confiance

dans la mesure : Structure documentaire, structure de

vérification périodique, structure d’identification du matériel

si cela n’existe pas…



� Rigoureux :

les pouvoirs du métrologue sont forts. Il peut bloquer

des lots de fabrication s’il s’aperçoit qu’une chaîne de

mesure critique est non-conforme. Il doit aussi résister aux

pressions lorsque un équipement présente une anomalie

non souhaitable



� Expert : car il devra traiter de nombreux problèmes : De

la sonde de température en production, en passant par le

pH-mètre du technicien de laboratoire jusqu’à la balance

du responsable magasin. Expert car il sera souvent appelé

pour donner un avis sur un disfonctionnement ou pour un

nouveau projet qui arrive dans l’entreprise.



� Ouvert : car il devra dialoguer à tous niveaux de

l’entreprise : du directeur à l’opérateur de ligne et à tous

les services, de la production à la station d’épuration.

Ouvert car il sera seul dans son entreprise et il devra se

tourner vers l’extérieur pour obtenir des informations et des

contacts.



� Pédagogue : Pédagogue car il devra démystifier son

métier ! Apprendre aux utilisateurs d’instruments de

mesure les règles de bonne utilisation, au bureau d’études

les conseils utiles lors du choix de matériel, aux

techniciens de maintenance pour leur expliquer qu’on ne

peut plus travailler comme avant



� Communicateur : Savoir communiquer vers tous les

services en adaptant son langage en fonction de l’oratoire

qui l’entoure. Savoir vendre son service à la direction de

l’usine, communiquer pour apporter aux autres,

transmettre, aider à progresser.



� Le soin dans l’utilisation des matériels et des étalons.

� L’esprit de curiosité quant à la compréhension des

phénomènes.

� Le doute et l’humilité quant à la confiance dans les

résultats affichés.


Redondances métrologiques :

Dupliquer volontairement certains élément critiques du

dispositif métrologique de l’entreprise, de façons à

pouvoir aisément comparer des information qui doivent

normalement être concordante .

Tout écart permet alors de déceler facilement une

anomalie.


Contrôle de la cohérence des résultats :

Corrélation des résultats pour des caractéristiques

différentes.

Ex : les mesures de conductivités peuvent être

comparés à celles de la densité


Maîtrise statistique des procédés de mesure :

Le procédé de mesure est considéré comme un

outil de production qui ne fabrique pas des objets

mais des résultats de mesure.

Principe : utilisation d’étalon de surveillance à

intervalle régulier pour assurer une maîtrise

statistique des procédés de mesure.


T SUP

T INF

Un exemple concret d’application

Un exemple concret dUn exemple concret d ’’applicationapplication

�� ACHAT : Cahier des charges, détermination des

exigences

� Précision, portée, documents

d’étalonnage….

� Définition des tolérances exigées (EMT)

� Suivi métrologique d’une balance


�� RECEPTION / MISE EN SERVICE : Vérification

conformité (EMT) et étiquetage, ouverture d’une

fiche de vie (dossier matériel), identification par

code de la balance

�� UTILISATION au quotidien




�� ETALONNAGE (Sous-traitance)

� Relier les mesures effectuées à une référence nationale ( Comparaison à un étalon)

� Preuves (Constat, fiche de vie, étiquetage)

Un exemple concret d’application


�� VERIFICATION

� Les mesures effectuées entrent-elles toujours

dans mes tolérances ? (La balance est-elle

conforme )

� Si non : Ajustable?

Réparable?

Déclassement?

Mise au rebut

� Preuves (Constat, fiche de vie, étiquetage)

Vérification interne d’une balance de précision

Choix de l’étalon

Suivi de la conformité des masses

Mode opératoire de vérification de la balance Opérations préalables

1. S’assurer que la balance est sous tension depuis plus

de 30 minutes.

2. Un nettoyage minutieux est réalisé avec les outils

appropriés (pinceau, éponge, chiffon...) : carrosserie

extérieure, plaque de blindage, plateau et anneau de

protection après démontage de chaque partie.

3. Utiliser des masses certifiées qui correspondent à la

plage d’utilisation de la balance que l’on veut vérifier et les

laisser se stabiliser dans la pièce où doit être réalisée la

vérification.


4. S’assurer, pendant la durée de la vérification, que la

balance est dans de bonnes conditions d’environnement :

absence de courants d’air, de vibrations, de points de

chaleur, stabilité du support, horizontalité (bulle de

réglage).

5. Les masses doivent être manipulées avec précaution au

moyen de gants « précision ».

La vérification comprend 4 tests :

1. Justesse : 6 mesures sont faites pour chaque masse

étalon sans faire le zéro entre les 6 mesures différentes

de la même masse.


Instrument de Mesure juste

Un IdM est d'autant plus juste que la valeur moyenne est proche de la valeur vraie.


1. Fidélité : 6 mesures sont faites pour chaque masse

étalon en faisant le zéro entre les 6 mesures différentes

de la même masse, et entre les différentes masses

étalons.


La fidélité est la qualité d'un appareillage de mesure dont les erreurs sont faibles. L'écart-type est souvent considéré comme l'erreur de fidélité.

Instrument de Mesure fidèle

IdM juste et fidèle

Un appareil précis est à la fois fidèle et juste


Linéarité : Réaliser une série de mesures croissante,

puis décroissante au moyen de masses étalons,

sans faire le zéro entre les mesures.


Excentration : La masse d’environ 1/3 de la portéemaximum de la balance est utilisée :

� Procéder à la tare de la balance,� Positionner la masse choisie (50 g)au centre du plateau (point 1) et tarerà nouveau la balance, � Réaliser 4 mesures correspondantaux points 2, 3, 4 et 5 du plateaucirculaire sans tarer au centre entre 2 mesures excentrées.


Mode opératoire de vérification de la balanceFeuille de calcul

Décision du constat de vérification

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