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 dans l’entreprise Exemple d’application Sommaire Sommaire Sommaire Sommaire
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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.
Chapitre 7.6 de la norme ISO 9001 – 2000Maîtrise des dispositifs de surveillance et de mesu re
Les équipements doivent être :
� Étalonnés ou vérifiés
� Réglés
� Identifiés
� Protégés contre le déréglage
� Protégés au cours de la manutention,
maintenance et stockage.
Chapitre 7.6 de la norme ISO 9001 – 2000Maîtrise des dispositifs de surveillance et de mesu re
L’organisme doit évaluer et enregistrer la validité des
résultats de mesure antérieurs lorsqu’un équipement
se révèle non-conforme aux exigences.
Chapitre 7.6 de la norme ISO 9001 – 2000Maîtrise des dispositifs de surveillance et de mesu re
L’organisme doit entreprendre les actions appropriées sur
l’équipement ( lorsque l’équipement se révèle non-
conforme)
Chapitre 7.6 de la norme ISO 9001 – 2000Maîtrise des dispositifs de surveillance et de mesu re
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
Définitions et vocabulaire
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
Définitions et vocabulaire
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
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
Définitions et vocabulaire
Métrologie scientifique
� Les unités de mesure doivent faire objet de
recherche d’amélioration
et les étalons qui les matérialisent doivent être bien
conservés
Définitions et vocabulaire
Définitions et vocabulaire
Mesurage :
Ensemble d’opérations ayant pour but de déterminer la
valeur d’une grandeur.
Définitions et vocabulaire
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.
Définitions et vocabulaire
•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
Définitions et vocabulaire
Grandeur d'influence :
Grandeur qui sans être l'objet de mesure,
influe sur le résultat.
Définitions et vocabulaire
Définitions et vocabulaire
•Ajustage :
Opération destinée à amener un appareil de mesure à
un fonctionnement et une justesse convenables pour son
utilisation.
Définitions et vocabulaire
•Erreur de justesse :
Composante systématique de l’erreur d’un
résultat de mesurage.
Définitions et vocabulaire
� 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
Définitions et vocabulaire
� 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
Définitions et vocabulaire
Définitions et vocabulaire
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
Définitions et vocabulaire
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-
« Laboratoires tertiaires »laboratoires de métrologie d’entreprises
CHAINE D’ETALONNAGE
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.
La fonction métrologie
• 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.
L’instrument de mesure.
La fonction métrologie
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.
L’instrument de mesure.
La fonction métrologie
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 :
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).
Incertitude de mesure
=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)
Erreurs systématiques
Méthode
� Erreurs liées aux grandeurs d’influence
� Température
� Effet de l’excentration (masse)
� Pression de mesure (dimension)
� …
Erreurs systématiques
Méthode
� Erreurs liées à l’intervention de l’opérateur
� Erreur de paralaxe
Erreurs systématiques
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…
Méthode pour le calcul des incertitudes de mesure
� 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
Méthode pour le calcul des incertitudes de mesure
� 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
Méthode Les méthodes de type B :
Méthode Les méthodes de type B :
tout phénomène sauf les défaut de forme, A utiliser en l’absence d’une loi,
Normale
Température du local, produit à faible inertie thermique
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.
Mode opératoire de vérification de la balance Opérations préalables
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.
Mode opératoire de vérification de la balance Opérations préalables
Instrument de Mesure juste
Un IdM est d'autant plus juste que la valeur moyenne est proche de la valeur vraie.
La vérification comprend 4 tests :
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.
Mode opératoire de vérification de la balance Opérations préalables
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
La vérification comprend 4 tests :
Linéarité : Réaliser une série de mesures croissante,
puis décroissante au moyen de masses étalons,
sans faire le zéro entre les mesures.
Mode opératoire de vérification de la balance Opérations préalables
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 balance Opérations préalables
Mode opératoire de vérification de la balanceFeuille de calcul
Mode opératoire de vérification de la balanceFeuille de calcul
Mode opératoire de vérification de la balanceFeuille de calcul