Bases de la métrologie
La métrologie est la science des mesurages et de leurs applications (VIM 2.2). Ce cours pose les quatre notions sur lesquelles repose tout le reste du site : la mesure, l'incertitude, l'étalonnage et la traçabilité.
Les quatre définitions à connaître
Mesurage
VIM 2.1Processus consistant à obtenir expérimentalement une ou plusieurs valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à une grandeur.
Exemple
L = 150,02 mm
Incertitude de mesure
VIM 2.26Paramètre non négatif qui caractérise la dispersion des valeurs attribuées à un mesurande, à partir des informations utilisées.
ÉCRITURE D'UN RÉSULTAT
y ± U
avec le facteur d'élargissement k et le niveau de confiance, par exemple k = 2, environ 95 %.
Étalonnage
VIM 2.39Opération 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.
À ne pas confondre : l'étalonnage constate et documente l'écart, il ne modifie pas l'appareil. Régler physiquement l'appareil s'appelle un ajustage ; décider s'il respecte une exigence s'appelle une vérification.
Traçabilité métrologique
VIM 2.41Propriété d'un résultat de mesure selon laquelle ce résultat peut être relié à une référence par l'intermédiaire d'une chaîne ininterrompue et documentée d'étalonnages, dont chacun contribue à l'incertitude de mesure.
La chaîne de traçabilité, du SI à l'atelier
Chaque maillon est étalonné par le maillon du dessus. L'incertitude augmente à chaque étape : un instrument d'atelier ne peut pas être plus exact que l'étalon qui l'a étalonné.
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1. Définitions du SI
Les unités sont définies depuis 2019 à partir de constantes fondamentales (BIPM).
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2. Étalons nationaux
Réalisés et conservés par les instituts nationaux de métrologie ; en France, le LNE et ses laboratoires associés.
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3. Laboratoires d'étalonnage accrédités
Compétence reconnue selon l'ISO/IEC 17025 ; en France, l'accréditation est délivrée par le Cofrac.
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4. Étalons de référence de l'entreprise
Cales, bagues, sondes de référence : étalonnés à l'extérieur, ils servent à étalonner en interne.
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5. Instruments de travail
Pieds à coulisse, micromètres, jauges en ligne : ceux qui mesurent les pièces.
Pourquoi la métrologie est essentielle
Qualité des produits
Une décision de conformité n'a de valeur que si la mesure qui la fonde est maîtrisée : pièces conformes acceptées, pièces non conformes écartées.
Sécurité et santé
De la dose d'un médicament à la résistance d'une pièce de structure, des décisions de sécurité reposent sur des mesures.
Normes et accréditation
Les laboratoires d'essais et d'étalonnage démontrent leur compétence selon une norme commune, ce qui rend leurs résultats comparables d'un pays à l'autre.
Combiner des incertitudes
Quand plusieurs sources indépendantes contribuent au résultat (résolution, répétabilité, étalon, température…), leurs incertitudes-types ne s'additionnent pas : elles se combinent quadratiquement.
Cette forme simple suppose des grandeurs d'entrée indépendantes et des coefficients de sensibilité égaux à 1. Le cas général, avec les coefficients de sensibilité, est traité pas à pas dans le guide de l'incertitude de mesure.