Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Laboratoire Environnement Ressources de Normandie F.JACQUELINE Décembre 2007 –

Laboratoire Environnement Ressources de Normandie F.JACQUELINE Décembre 2007 – RST. LERN/ 07 18/Port-en-Bessin Etalonnage de capteurs de température et conductivité, et détermination des incertitudes de mesure associées septembre 2007 Fiche documentaire Numéro d'identification du rapport : Diffusion : libre : ; restreinte : interdite : Validé par : Florence NEDELEC & Philippe RIOU Adresse électronique : date de publication : 12/2007 nombre de pages : 29 bibliographie : oui illustration(s) : oui langue du rapport : Français Titre de l’article Etalonnage de capteurs de température et conductivité, et détermination des incertitudes de mesure associées Contrat nPo P Rapport intermédiaire Rapport définitif ; Auteur(s) principal(aux) : F.JACQUELINE IFREMER, Direction des Opérations, Laboratoire Environnement Ressources de Normandie. Ifremer/DPO/LERN – Port en Bessin Encadrement(s) : Cadre de la recherche : métrologie Destinataire : Résumé : Cette étude a pour but de déterminer des incertitudes de mesure pour des thermo salinomètres Ysi de type 6560, et wTw LF197. Dans un second temps nous essayerons de quantifier l’influence du choix point de calibrage sur la qualité des mesurages, en fonction de la salinité du milieu mesuré. Abstract : The first aim of this experimentation is to calculate uncertainity of measurement for Ysi 6560 and wTw LF197 ‘s sensors. In a second time we will try to quantify the influence of the choice of the calibration point for the quality of the measurements, in function of the environment measured. Mots-clés Incertitude de mesure, calibrage, température, salinité, conductivité. Words keys Uncertainity, gauging, temperature, salinity, conductivity 3 SOMMAIRE Introduction 5 Chapitre I : Matériels et méthodes 6 1. Matériels utilisés 6 2. Présentation des Méthodes 7 2.1 Etudes préliminaires Test d’évaporation 7 2.2. Calibrage des sondes wTw et Ysi6600 me92 en conductimètrie, dans une solution de «référence» de forte salinité à 25°C. 7 2.3. Etalonnage des sondes wTw et Ysi 6600 en conductivité Spécifique et température 7 2.4. Détermination d’incertitude de mesure élargie pour les capteurs de température et de conductivité Ysi et WTW 8 2.4.1. Bilan d’incertitude pour les capteurs de température 8 2.4.2. Bilan d’incertitude pour les capteurs de conductivité 10 2.5. Etudes complémentaires. 11 2.5.1 Calibrage des sondes en conductivité, à partir d’un bain de faible salinité; mesures effectuées dans un milieu en faible et forte salinité. 11 2.5.2. Calibrages des sondes en salinité, dans un bain de forte salinité à 30°C puis à 15°C 11 2.6. Tableaux récapitulatifs des différents tests effectués en conductimétrie 12 Chapitre II : Résultats 13 1. Etudes préliminaires 13 1.1. Test sur l’évaporation 13 1.2.Etalonnage de la sonde WTW 14 2. Détermination d’incertitude de mesure élargie pour les capteurs de température et de conductivité d’une sonde 6600 16 2.1. Etalonnage en température : 16 2.2. Bilan d’incertitudes 17 2.3. Vérification 17 3. Etalonnage en conductivité dans les conditions d’utilisations standard, étude de la salinité: 18 3.1. Résultats obtenus 18 3.2. Bilan d’incertitude 19 3.3. Choix de la gamme d’étalonnage 20 4. Etalonnage en conductivité dans les conditions d’utilisation standard, étude de la conductivité. 20 4.1. Résultats obtenus. 20 4.2. Bilan d’incertitude 21 5. Etude de la dérive des sondes. 22 5.1. Dérive en conductivité, résultats 22 5.2. Dérive en salinité, résultats. 22 septembre 2007 4 6. Etudes complémentaires : 22 6.1. Calibrage des sondes 23 6.1.1. Calibrage en conductivité dans un bain de faible salinité, mesurages en salinité 23 6.1.2. Calibrage en forte salinité, mesurages dans un bain de forte salinité 24 6.2. Mesures de conductivité spécifique avec des sondes Ysi 6600 24 6.3. Etude de la sonde WTW sur la gamme de température 2-30°C, en conductivité spécifique et salinité. 25 6.3.1. Mesures en conductivité spécifique : 25 6.3.2. Mesures en Salinité 27 Chapitre III. Conclusion 28 1. Sonde Ysi 6600 28 2 Sonde WTW : 28 3 Sondes et macro Excel de référence : 29 3.1. Macro Excel : 29 3.2 : Appareils de référence : 29 LERN Décembre 2007 5 Introduction Ce travail a pour but de déterminer les incertitudes de mesures pour des sondes Ysi 6600 munies de capteurs de conductivité et de température, ainsi que pour un thermo salinomètre wTw LF197. Les incertitudes de mesure pour la température sont déterminées suite à des séries de mesurage entre 0 à 30°C. Pour la conductivité l’objectif est de calculer, dans un premier temps, des incertitudes de mesures, tant en conductivité qu’en salinité sur une gamme d’eau de mer de salinité variable (faible moyenne et forte). Les valeurs de salinité sont exprimées suivant l’échelle PSS78. Dans un second temps, l’influence du point de calibrage sur la qualité des mesurages est estime, en fonction de la salinité du milieu mesuré. Les appareils de référence utilisés sont : - un thermomètre de précision AOIP PN5207, associé à deux sondes PT100 S1 et S2. Cet appareil est raccordé aux étalons nationaux par le biais d’étalonnages et vérifications annuelles par le biais d’un laboratoire accrédité COFRAC ; - un conductimètre de référence Knick, étalonné et calibré régulièrement au Laboratoire de métrologie de l’IFREMER/Brest ; - une macro Excel, développée par le Laboratoire de métrologie de Brest, capable de fournir des valeurs de conductivité spécifique, et de salinité de «référence », en fonction de la température et conductivité mesurées. Cette macro reprend la formule de salinité définie par la FAO. septembre 2007 6 septembre 2007 Chapitre I : Matériels et méthodes. 1. Matériels utilisés ● Les bains d’étalonnage : Deux bains d’étalonnage Thermo - Haake. Contenance de la cuve 23 L Sensibilité de la régulation de la température, 0 ,01°C Résolution de l’affichage du régulateur, 0,1°C Homogénéité du bain en température ±0,03°C Etalons utilisés, eau de mer filtrée ou dilutions d’eau de mer filtrée avec de l’eau douce Mesurages : les valeurs obtenues avec le conductimètre sont le résultat de trois mesurages consécutifs identiques. ● Thermomètre AOIP de référence, et sondes de température S1 et S2. L’AOIP PN 5207 est un appareil de mesure de température de haute précision à microprocesseur, résolution d’affichage à 0,01°C Le thermomètre est équipé de deux capteurs à résistance thermométrique en platine (Pt100), référencées S1 et S2. Cet ensemble de mesure est raccordé aux étalons nationaux, via un étalonnage réalisé par un laboratoire accrédité COFRAC. Incertitude d’étalonnage : ±0,05°C ● Conductimètre de référence Knick. Le conductimètre de référence est utilisé pour le calibrage des sondes (Figure.1). Il est muni d’une sonde conductimétrique, et mesure la conductivité instantanée. Les valeurs de conductivité spécifique à 25°C, ou de salinité, sont calculées a posteriori avec une macro Excel, utilisant en entrée les valeurs de conductivité données par le conductimètre de référence d’une part, et les valeurs de température fournies par le thermomètre de référence AOIP d’autre part. Résolution du conductimètre de référence : 0,01 mS.cmP-1 P Incertitude d’étalonnage en salinité: ± 0,06 Incertitude d’étalonnage en conductivité: ± 0,08 mS.cmP-1 P (Figure 1 : Conductimètre de référence KNICK) 7 septembre 2007 ●. Conductimètre wTw LF197 me123. Les conductimètres wTw LF197 sont utilisés pour les mesures en mer. Leur constante de cellule est réglable ce qui permet l’ajustage des sondes par rapport au conductimètre de référence. Ces appareils mesurent la salinité et la température. Résolution, 0,1 en mesure de salinité Résolution, 0,1 mS.cmP-1 Pen conductivité. Résolution, 0,1 °C en mesure de température. ● Sonde Ysi 6600. Deux sondes multi - paramètres Ysi 6600, référencées me218 et me92 dans le système qualité du LERN sont utilisées pour les mesures in situ.(figure 2) Ces sondes sont munies de capteurs optiques pour la mesure de la turbidité, de la conductimètrie – salinité (type 6560), de l’immersion, de la température, et d’un capteur à membrane pour la mesure de l’oxygène dissous. (Photographie 2 : Sonde Ysi 6600) Résolutions du thermomètre : 0,01°C Résolutions du salinomètre : 0,01 Résolutions du conductimètre : 0,01 mS.cmP-1 P ● Logiciel EcoWatch. Les sondes Ysi 6600 sont reliées à un ordinateur par une plate-forme d’acquisition de données et sont pilotées par le logiciel EcoWatch . Ce programme permet le calibrage, et la programmation des sondes multi paramètres et des capteurs de température, par l’intermédiaire d’une interface de communication. ● Macro Excel : Une macro Excel réalisée par le laboratoire d’étalonnage d’IFREMER/Brest est utilisée au LERN pour donner, à partir de valeurs de température et de conductivité, des valeurs de référence de conductivité spécifique et de salinité. 8 2. Présentation des Méthodes. Afin de pouvoir déterminer au mieux des incertitudes de mesure pour les conductimètres utilisés au LERN, a été effectué un test préliminaire ayant pour but d’évaluer l’évaporation de l’eau de référence contenue dans le bain d’étalonnage en fonction du temps. En effet, il s’agit de ne pas imputer une éventuelle augmentation de la conductivité due à l’évaporation, à une dérive des capteurs 2.1. Test d’évaporation. Pour ce test les matériels suivants sont utilisés - Sonde de référence de température : S1 AOIP. - Sonde de référence de conductivité : Knick. - Sonde Ysi 6600, me92. - Bain thermostaté : Haake V26. La quantification de l’augmentation éventuelle de la conductivité de la solution étalon est faite par des mesurages étalés dans le temps, au moyen du conductimètre et du uploads/Geographie/etalonnage-de-capteurs-de-temperature-et-conductivite-et-determination-des-incertitudes-de-mesure-associees.pdf