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الجمهـ ـــــــــــ ـوريـّـة الجـزائـريّـ ــ ة الـدّيمـقـراطيّـة الشّعبيّــة REP

الجمهـ ـــــــــــ ـوريـّـة الجـزائـريّـ ــ ة الـدّيمـقـراطيّـة الشّعبيّــة REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE ّوزارة الت عليـم العالـي والبحـث العلمي Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Matière : MÉTROLOGIE Objectifs de l’enseignement : Apprendre à l’étudiant les critères de précision de fabrication et d’assemblage des pièces ; connaître et savoir choisir, dans différents cas, les méthodes et moyens de contrôle et de mesures des dimensions et des défauts de fabrication des pièces mécaniques. Contenu de la matière : 1. Généralités sur la métrologie 2. Système international de mesure SI 3. Mesure et contrôle 4. Caractéristiques métrologiques des appareils de mesure Mode d’évaluation : Une note d’examen final en fin de semestre Enseignant : I. ZIDANE Université Djilali Bounaama Khemis Miliana جامعة جياللي بونعامة خميس مليانة Faculté des Sciences et de la Technologie كليّة العلـــــ ـــــــ ـوم والتكنولــ ــــ ــوجيا Département de la Technologie قس ــــــ ـــــــــــ ـــــــ م التكنولـ ــ ـــ ـ ـــوجيا Table des matières Chapitre 1. Généralités sur la métrologie .................................................................... 1 1.1. Définitions ................................................................................................................................ 1 1.2. Vocabulaires métrologiques ..................................................................................................... 1 1.3. Instituts de métrologie et de normalisation ............................................................................... 3 Chapitre 2. Système international de mesure SI .......................................................... 4 2.1. Introduction .............................................................................................................................. 4 2.2. Unités de bases du SI ................................................................................................................ 4 2.3. Unités dérivées ......................................................................................................................... 5 2.4. Unités supplémentaires ............................................................................................................. 7 2.5. Multiples et sous-multiples ....................................................................................................... 8 Chapitre 3. Mesures et contrôles .................................................................................. 9 3.1. Introduction .............................................................................................................................. 9 3.2. Interprétation des spécifications d’un dessin de définition en vue du contrôle ........................ 9 3.3. Méthodes de mesure et de contrôle ........................................................................................ 19 Chapitre 4. Caractéristiques métrologiques des appareils de mesures ...................... 35 4.1. Introduction ............................................................................................................................ 35 4.2. Erreurs de mesure et incertitude ............................................................................................. 36 4.3. Quelques lois de probabilité ................................................................................................... 39 4.4. Evaluation d’une incertitude simple ....................................................................................... 41 4.5. Conformité des mesures ......................................................................................................... 44 Références bibliographiques ........................................................................................ 46 Généralités sur la métrologie 1 Chapitre 1. Généralités sur la métrologie 1.1. Définitions La métrologie est la science de la mesure. Elle s’intéresse traditionnellement à la détermination de caractéristiques (appelées grandeurs) qui peuvent être fondamentales comme par exemple une longueur, une masse, un temps ... ou dérivées des grandeurs fondamentales comme par exemple une surface, une vitesse ... Mesurer une grandeur physique consiste à lui attribuer une valeur quantitative en prenant pour référence une grandeur de même nature appelée unité. Dans le langage courant des «métrologues», on entend souvent dire mesurer c’est comparer! Les résultats des mesures servent à prendre des décisions : - acceptation d’un produit (mesure de caractéristiques, de performances, conformité à une exigence), - réglage d’un instrument de mesure, validation d’un procédé, - réglage d’un paramètre dans le cadre d’un contrôle d’un procédé de fabrication - validation d’une hypothèse (R&D), - protection de l’environnement, - définition des conditions de sécurité d’un produit ou d’un système, … L’ensemble de ces décisions concourt à la qualité des produits ou des services : on peut qualifier quantitativement la qualité d’un résultat de mesure grâce à son incertitude. NB : Sans incertitude les résultats de mesure ne peuvent plus être comparés : - soit entre eux. - soit par rapport à des valeurs de référence spécifiées dans une norme ou une spécification (conformité d’un produit). 1.2. Vocabulaires métrologiques Si la gestion de la fonction métrologique dans les entreprises reste accessible, elle demande un minimum de connaissances relatives à son vocabulaire, sa terminologie ou encore aux mathématiques. Il ne s’agit pas ici de revenir sur les concepts mathématiques, mais de définir les principales notions employées lorsque l’on évoque la fonction métrologique. L’un des prérequis pour appréhender la métrologie et ses concepts est de se familiariser avec le vocabulaire. Dans ce qui suit sont définies les principales notions métrologiques tirées du VIM (Vocabulaire international de la métrologie). 1.2.1. Grandeur Caractéristique d’un phénomène, d’un corps ou d’une substance, qui est susceptible d’être distingué qualitativement et déterminé quantitativement. Généralités sur la métrologie 2 Sens général : longueur, temps, masse, etc. Sens appliqué : longueur d’une tige donnée, masse du corps A, durée d’un cycle donné, etc. 1.2.2. Valeur d’une grandeur Expression quantitative d’une grandeur particulière, généralement sous la forme d’une unité de mesure multipliée par un nombre. Exemple : Longueur d’une tige = 5,12 m, Masse du corps A = 14,58 kg. 1.2.3. Valeur vraie Valeur compatible avec la définition d’une grandeur particulière donnée. C’est la valeur que l’on obtiendrait par un mesurage parfait (sans incertitudes). Autant dire que la valeur vraie est imaginaire. C’est pourquoi le métrologue doit prendre du recul sur la mesure qu’il effectue. 1.2.4. Valeur conventionnellement vraie Valeur attribuée à une grandeur particulière et reconnue, parfois par convention, comme le représentant avec une incertitude appropriée pour un usage donné. Cette valeur est parfois appelée :  valeur assignée ;  meilleure estimation ;  valeur convenue ;  valeur de référence. Cette valeur est retranscrite dans le certificat d’étalonnage (le certificat d’étalonnage fait référence à des conditions particulières pour l’étalonnage). C’est cette valeur qui doit ensuite être prise en compte lors des mesures. Il convient de corriger la valeur vraie avec cette valeur conventionnellement vraie. 1.2.5. Mesurande Grandeur particulière soumise à mesurage. Le mesurande est ce que l’on souhaite mesurer. Exemple : Masse du corps A soumis aux conditions du laboratoire X. 1.2.6. Mesurage Ensemble d’opérations ayant pour but de déterminer la valeur d’une grandeur. Généralités sur la métrologie 3 1.2.7. Grandeurs d’influence Grandeur qui n’est pas le mesurande mais qui a un effet sur le résultat du mesurage. Exemples : Température, humidité, pression atmosphérique. 1.3. Instituts de métrologie et de normalisation 1.3.1. Instituts nationaux de métrologie Allemagne France Grande Bretagne Pays-Bas Suisse PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) LNE Laboratoire National d'Essais et de Métrologie NPL (National Physical Laboratory) NMi (Nederlands Meetinstituut) METAS (Métrologie et Accréditation suisses) 1.3.2. Organismes internationaux de métrologie OIML BIPM Metrologia Organisation Internationale de Métrologie Légale Bureau International des Poids et Mesures Revue internationale sur les aspects scientifiques de la métrologie 1.3.3. Instituts de normalisation INAPI OANM AFNOR CEN DIN NBN ISO Institut National de la Propriété Industrielle (qui gère les normes en Algérie) Organisation Arabe des Normes et Mesures (dont participent la totalité des pays arabes) Association Française de Normalisation Comité Européen de Normalisation Deutsches Institut für Normung Bureau de Normalisation - est l'organisme belge responsable de la réalisation et publication des normes en Belgique International System Organization 1.3.4. Organismes d’accréditation BELAC/BELTEST COFRAC DKD EA ILAC Organisation Belge d'accréditation Le portail français de l'accréditation Deutscher Kalibrierdienst European co-operation for Accreditation International Laboratory Accreditation Cooperation 1.3.5. Autres instituts et organismes de métrologie BIPM Bureau International des Poids et Mesures Système international de mesure SI 4 Chapitre 2. Système international de mesure SI 2.1. Introduction Cette brochure a pour objet de présenter les informations nécessaires à la définition et à l’utilisation du Système International d’unités, universellement connu sous l’abréviation SI. Le système de grandeurs à utiliser avec le SI, y compris les équations reliant ces grandeurs entre elles, correspond en fait aux grandeurs et équations de la physique, bien connues de tous les scientifiques, techniciens et ingénieurs. Cependant, dans quelques domaines spécialisés, en particulier physique théorique, il peut exister des raisons sérieuses justifiant l’emploi d’autres systèmes ou d’autres unités. Quelles que soient ces unités, il est important de respecter les symboles et leur représentation conformes aux recommandations internationales en vigueur. Le système SI est un système cohérent d’unités qui comporte sept unités de base. 2.2. Unités de bases du SI Au nombre de sept, elles doivent être considérées comme indépendantes au point de vue dimensionnelle (Tableau 2-1). Grandeur de base Unité SI de base Nom de la grandeur de base Symbole Nom de la unité SI de base Symbole Longueur l, x, r, etc. mètre m Masse M kilogramme kg temps, durée T seconde s courant électrique I, i ampère A température thermodynamique T kelvin K quantité de matière N mole mol intensité lumineuse Iv candela cd Tableau 2-1 : Unités de base du SI 2.2.1. Unité de longueur: le mètre (symbole: m) Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299792458 de seconde 2.2.2. Unité de masse : le kilogramme (symbole : kg) Le kilogramme est l’unité de masse. Il est égal à la masse du prototype international du kilogramme 2.2.3. Unité de temps : la seconde (symbole: s) La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental du césium 133 Système international de mesure SI 5 2.2.4. Unité de courant électrique: l’ampère (symbole : A) L’ampère est l’intensité d’un courant constant qui, maintenu dans deux circuits 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 2.2.5. Unité de température thermodynamique : le kelvin (K) Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l’eau. Aussi que l’unité de kelvin et son symbole uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-metrologie-2lgm-gc.pdf