Topic outline

  • General

  • Chapitre 1 : Généralités sur la métrologie

    • 1.1 Définition des différents types de métrologie :

       

      La Métrologie : est la  Science  de la Mesure” associée à l’évaluation de son incertitude, il existe plusieurs types de métrologie :

       

      1.1.1 Métrologie  fondamentale  ou  scientifique  :  représente  tous  les  aspects  généraux théoriques  et pratiques  relatifs  aux  unités  de mesure,  aux  étalons  de mesure,  aux méthodes et résultats de mesure  (calculs d’erreurs et incertitude) 

       

      1.1.2. Métrologie  légale  : ensemble  des  lois et  exigences  légales  et  réglementaire imposées  par  l’Etat  concernant  le  système  national  d’unités  (unités  légales,  la fabrication  et  l’utilisation  des instruments  de  mesure utilisés dans les différents domaines (commerce, santé, et sécurité et la protection de l’environnement). 

       

      1.1.3 Métrologie  industrielle : assure les activités métrologiques dans  l’entreprise  :  contrôle des processus de mesure, gestion des instruments de mesure, procédures de vérification /étalonnage (traçabilité des mesures). 

       

      1.2.  Vocabulaires métrologiques

       

      Ce sont des notions employées suivent les préconisations du BIMP (Bureau International  des  Poids  et  Mesures)  précisées  dans  des  documents  du  VIM  (Vocabulaire International de Métrologie) et GUM (Guide to the expression of Uncertainty in Measurement).

       

      1.2.1. Grandeur   Elle caractéristique  un  phénomène,  un  corps  ou  une  substance,  qui  est  susceptible  d’être distingué qualitativement et déterminé quantitativement.

      Sens général : longueur, temps, masse, etc.  Sens appliqué : longueur d’une tige donnée, masse d’un corps, etc.

      Les  symboles  des  grandeurs  selon  les  normes  ISO  80000  s’écrivent  en  italique  : longueur « l », énergie « E ».

       

      1.2.2. Unité  est une grandeur scalaire réelle, définie et appliquée par convention, à laquelle on peut comparer toute autre grandeur de même nature pour exprimer le rapport des grandeurs sous la forme d’un nombre.

      Exemple : mètre, ampère, kilogramme, etc. Les symboles des unités s’écrivent comme suit : mètre « m », ampère « A ».

       

      1.2.3. Valeur d’une grandeur  est expression quantitative d’une grandeur particulière, généralement sous la forme d’une unité de mesure multipliée par un nombre.

      Exemple : Longueur d’une tige = 1,20 m, Masse du corps X = 5,60 kg.

       

      1.2.4. Valeur vraie  est un concept idéal et, en général, ne peut pas être connue avec exactitude.

      1.2.5. Valeur conventionnellement vraie  Valeur attribuée à une grandeur particulière et reconnue, parfois par convention, comme le représentant avec une  incertitude appropriée. Cette valeur est appelée : meilleure estimation, et valeur de référence.

      1.2.6. Mesurande  est une  grandeur particulière soumise à mesurage,le mesurande est ce que l’on souhaite mesurer.

      Exemple : Masse du corps X soumis aux conditions du laboratoire C.

      1.2.7.  Mesurage Ensemble d’opérations ayant pour but de déterminer la valeur d’une grandeur.

      1.2.8. Mode opératoire (de mesure)  Est l’ensemble des opérations, décrites d’une manière  spécifique, mises  en œuvre  lors de l’exécution de mesurages particuliers selon une méthode donnée.

      1.2.9. Grandeurs d’influence Grandeurs qui ont  un effet sur le résultat du mesurage.

      Exemples : Température, humidité, pression atmosphérique.

      1.3.  Instituts de métrologie et de normalisation

       

      1.3.1. Organismes internationaux de métrologie

      OIML Organisation Internationale de Métrologie Légale -  https://www.oiml.org/ 

      Bureau International des Poids et Mesures - https://www.bipm.org/ 

      Revue internationale sur les aspects scientifiques de la métrologie - http://iopscience.iop.org/journal/0026-1394 

       

      1.3.2. Instituts de normalisation

       

      ISO International Organization for Standardization - https://www.iso.org/ 

       

      AFNOR  Association française de normalisation - https://www.afnor.org/ 


    • Chapitre 2 : Le système international de mesure SI

      En 1960, lors de la onzième Conférence générale des poids et mesures (CGPM), apparaît le Système International d'unités, le SI, qui comprend aujourd'hui deux classes d'unités :

      • les unités de base, au nombre de sept ;
      • les unités dérivées.

      2.1 Les grandeurs de base et leurs unités de mesure

      A ce jour, le Système International d’unités, le SI, est constitué de sept unités de base (entre parenthèse le symbole qui la représente de façon unique) :

      Grandeur

      Symbole

      Unité

      Symbole

      longueur

      mètre

      m

      masse

      M

      Kilogramme

      Kg

      temps

      t

      Seconde

      S

      intensité de courant électrique

      I

      Ampère

      A

      température thermodynamique

      T

      Kelvin

      K

      quantité de matière

      n

      Mole

      Mol

      intensité lumineuse

      I

      candela

      cd

      2.2 Les grandeurs dérivées

      Les unités dérivées sont nombreuses et viennent pour compléter les unités de base. Elles peuvent avoir des noms spéciaux (hertz, pascal, ) mais peuvent toujours être exprimées à partir des unités de base. Il existe aussi des unités dérivées sans dimension.

      Il est aussi à noter que ces unités sont reliées entre elles pour former un système cohérent.

      • Pression (M L−1 T−2, pascal)
      • Masse volumique (M L−3, kilogramme par mètre cube)
      • Energie (M L2 T−2, joule)
      • Quantité de mouvement (M L T−1, kilogramme mètre par seconde)
      • Moment angulaire (M L2 T−1, kilogramme mètre carré par seconde par radian)
      • Puissance (M L2 T−3, watt)
      • Force (M L T−2, newton)

      ·  Couple (mécanique) M L2 T−2, newton mètre par radian)

      ·  Action (physique) (M L2 T−1, joule seconde)



      • Chapitre 3 : Caractéristiques métrologiques des appareils de mesure

        3.1 Erreur et incertitude

        (Justesse, précision, fidélité, répétitivité, reproductibilité d’un appareil de mesure)

         

        L’erreur  de  mesure  est  donc  la  différence  entre  la  valeur  mesurée  et  la  valeur  exacte  :  celle-ci  étant inconnue,  l’erreur  de mesure  est  également  inconnue.  Pour  juger  de  la  précision  d’une mesure,  nous  ne pouvons qu’associer une incertitude de mesure à la valeur mesurée. 

        3.1.1 Les différentes erreurs :

        A  Les  erreurs  systématiques :  Ce  sont  les  erreurs  provenant  de  l'appareil  de mesure,  du  processus  de mesure ou de l'opérateur, qui sont répétitives et constantes.

        C’est une erreur qui prend la même valeur (inconnue) lors de chaque mesure.

          Par exemple:

        - une erreur de conception ou de fabrication de l'appareil de mesure.

        - défaut de calibrage, de zéro, d’étalonnage de l'appareil de mesure.

        - des conditions d'utilisation de l'appareil non conformes aux spécifications de l'appareil.

        - erreur de parallaxe dans la lecture d’une indication.

        •  Les erreurs aléatoires liées aux conditions opératoires. 

        C’est une erreur qui prend une valeur différente lors de chaque mesure, valeur qu’il faudra essayer d’estimer

        B Erreur de Justesse :

        Justesse : Aptitude d’un instrument de mesure à donner des indications égales à la valeur vraie de la grandeur  mesurée dans des conditions données.

        Erreur de justesse de l’instrument :

        L’erreur de justesse dépend de la qualité de fabrication de l’instrument :

        C’est la composante systématique de l’erreur d’un instrument de mesure (paramètre de position).

         

        C Erreur de fidélité :

        Fidélité : Aptitude d’un instrument de mesure à donner pour une même valeur de la grandeur mesurée et dans des conditions identiques, des valeurs très voisines.

        Elle représente la dispersion des mesures Mi d'une même grandeur et elle est caractérisée par son écart-type estimé :

         

        L'erreur de fidélité est égal à 6 fois la valeur de l'écart type :

         

        D Erreur de Répétabilité : Ecart observé lors de mesurages successifs d’une même grandeur dans des conditions identiques  (même opérateur, même lieu, mesures effectuées successivement dans une courte période de temps, même méthode).

         

         E Reproductibilité : Ecart observé lors de mesurages successifs d’une même grandeur en faisant varier les conditions (changement d’opérateur, de lieu, de temps, de méthode).

         F Exactitude : Aptitude d’un instrument de mesure à donner des indications proches de la valeur vraie d’une grandeur mesurée. L’exactitude représente la qualité globale de l’instrument, dans des conditions données. L’erreur d’exactitude comprend l’erreur de justesse et l’erreur de fidélité. L’exactitude correspond à  l’incertitude de mesure de l’instrument.

        G - Loi de distribution normale

        L’emploi de cette loi suppose que la variable x se distribue suivant une loi de Gauss, Laplace, appelée aussi loi normale ou loi du hasard.

        Dans ce cas nous savons que dans un intervalle , c’est-à-dire pour k = 1, il y aura une probabilité p = 0,683 de trouver le résultat de la mesure  x i  ; dans un intervalle , c’est-à-dire pour k = 2 cette probabilité sera de 0,954 ; et dans un intervalle  , c’est-à-dire pour k = 3 on trouvera xi  avec une probabilité de 0,9973 c’est-à-dire pratiquement de 1. 


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