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Ecole Supérieure de Technologie 2eme GIM cours de Métrologie B.HERROU Chapitre

Ecole Supérieure de Technologie 2eme GIM cours de Métrologie B.HERROU Chapitre 1 La métrologie généralités La métrologie Il faut tout mesurer et rendre mesurable ce qui ne l’est pas encore Galilée Si vous pouvez mesurer ce dont vous parlez, et l'exprimer par un nombre, alors vous connaissez quelque chose de votre sujet. Si vous ne le pouvez, votre connaissance est d'une bien pauvre espèce et bien incertaine. Lord Kelvin Une mesure exacte vaut l'avis d'un millier d'experts. Rear Admiral Grace Murray Hopper B.HERROU 3 La métrologie La société s'appuie sur une infrastructure complexe de services, de produits, de flux et de réseaux. La métrologie constitue une partie de cette infrastructure. Les mesures ne peuvent être fiables que si elles se situent dans une définition et un contrôle des règles communes et acceptées. La métrologie, science de la mesure associée à l’évaluation de son incertitude a été conçue comme une sorte de langage universel. La métrologie, science transversale, est nécessaire à toutes les autres sciences. Objectif: Maitriser la mesure revient à : 1-maitriser les appareils de mesure, 2- maitriser les montages métrologiques. B.HERRO 5 La métrologie Le génie industriel a pour objet la mise en œuvre de tous les moyens permettant l’obtention de produits dans un domaine industriel donné. Le génie mécanique a donc pour but la conception, la production et le contrôle de produits et de biens d’équipements. La métrologie étant la discipline qui consiste à mesurer des grandeurs physiques B.HERRO 6 La métrologie • Mesurer une grandeur c’est comparer cette grandeur avec une autre arbitrairement choisie comme étalon. • Tout produit quel qu’il soit est constitué par l’assemblage d’un certain nombre d’objets élémentaires que l’on appelle couramment pièce (vis, bille, carter, pignon…). Chacune de ces pièces est conçue de façon a remplir une fonction dans des domaines extrêmement variés. -mécanique: transmission d’efforts, résistance aux contrainte… -physique: conductivité thermique ou électrique, masse… B.HERRO 7 La métrologie -chimie: concentration, éléments d’alliage, comportement vis-à-vis e l’environnement… -production: cotes de fabrication, contraintes de fabrications… -l’économie: cout, disponibilité des matières… -l’esthétique: l’aspect… -l’usage: facilité d’utilisation… B.HERRO 8 La métrologie • Afin d’obtenir un objet capable de remplir au mieux ces différentes fonctions, le concepteur va pouvoir agir dans deux domaines principaux: -les matériaux: en quoi sera réalisé le produit (métal, céramique, polymère, matériau composite…)? -la géométrie: quelles sont les formes et les dimensions à donner à cet objet. B.HERRO 9 Remarque □ la métrologie n’est pas une fin en soi questions fondamentales □ que veut-on savoir, connaître ? □ pourquoi ? quels usages ? □ avec quelle incertitude ? données ≠ informations ►il faut une méthode métrologique consistante B.HERRO 1 regle fondamentale douter et verifier considérer que les résultats sont faux jusqu’à ce qu’on ait assez d’éléments et de raisons objectives pour les estimer fiables (corrects, représentatifs, non biaisés, etc.) La métrologie est une discipline essentielle. B.HERRO 1 Métrologie : ensemble des techniques et savoir-faire qui permettent d’effectuer des mesures et d’avoir une confiance suffisante dans leurs résultats. La mesure est nécessaire à toute connaissance, à toute prise de décision et à toute action : • Recherche •Activité commerciale • Développement économique et compétitivité • Information du citoyen (analyse médicale, pollution,..) B.HERRO 1 Conversion dans le système métrique Paume 34 lignes 7,64 cm Palme 55 12,63 Empan 89 20 Pied 144 32,36 Coudée 233 52,36 Rapports entre les différentes mesures Palme/Paume 1,65 Empan/ Palme 1,58 Pied/ empan 1,618 Coudée/ Pied 1,618 B.HERRO 1 objectif métrologie But : établir un système clair, facile à mettre en œuvre pour améliorer la qualité des données analytiques. Concept de base : traçabilité, étalonnage, validation des mesures mais aussi : Prise en compte des besoin des utilisateurs. Mise en place d’un système organisé garantissant : -L’information est exprimée dans unité SI -Les résultats sont comparables dans le temps et entre laboratoires -Les données sont fournies avec intervalles de confiance ou incertitudes Il reste des ambiguïtés sur la traçabilité B.HERRO 1 METROLOGIE, PRINCIPES FONCTION C’est une action qui permet de déterminer à chaque phase de la réalisation si les caractéristiques d’un produit sont conformes au cahier des charges (dessin de fabrication…). On peut : MESURER CONTRÔLER COMPARER −des cotes −des positions angulaires −des formes B.HERRO 1 Traçabilité Propriété d’un résultat d’un mesurage ou d’un étalon tel qu’il puisse être relié à des références déterminées par l’intermédiaire d’une chaîne ininterrompue de comparaisons ayant toutes des incertitudes déterminées. Traçabilité des étalons, de l’équipement de mesure, du processus de mesure, de l’échantillon =traçabilité du résultat Evolution des mentalités Justesse → Traçabilité Précision → Incertitude Méthodes normalisées → Méthodes traçables Accent sur la méthode→ Accent sur la qualité des résultats Peu d’intérêt pour la qualité→ Système de qualité Peu d’attention pour les autres laboratoires→ Comparaisons et harmonisation B.HERRO 1 Quelques termes de métrologie - Grandeur (mesurable) : définie comme attribut d'un phénomène, d'un corps ou d'une substance, qui est susceptible d'être distinguée qualitativement et déterminée quantitativement - Unité de mesure : c'est une grandeur particulière, définie et adoptée par convention, à laquelle on compare les autres grandeurs de même nature pour les exprimer quantitativement (valeur) par rapport à cette grandeur. - Mesurage : c'est l'ensemble des opérations ayant pour but de déterminer une valeur d'une grandeur. - Mesurande : grandeur particulière soumise à mesurage . - Incertitude de mesure : c'est un paramètre, associé au résultat d'un mesurage, qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement être attribuées au mesurande. - Etalon de mesure : en métrologie, un étalon est un dispositif auquel on doit se fier pour contrôler l'exactitude des résultats fournis par un appareil de mesure. B.HERROU 17 B.HERRO 1 Définitions 1. Métrologie ou Mesure Opération permettant de définir la valeur d'une grandeur avec une précision plus ou moins grande, compte tenu des moyens de mesure utilisés et des conditions de mesure. • Ex: On utilise un micromètre ou une machine à mesurer qui crée une information du type "la dimension vaut 50.021" • 1.1.2. Contrôle Opération permettant de définir si la grandeur réelle de l'élément à vérifier est conforme à la valeur exigée. • Ex: On utilise un calibre "Rentre ou ne rentre pas" qui crée une des informations ci-dessous: a) la valeur est plus petite que le mini b) la valeur est dans l'intervalle de tolérance c) la valeur est plus grande que le maxi B.HERRO 1 définitions • 1.1.3. Etalon Instrument permettant de définir, matérialiser, conserver ou reproduire l'unité de mesure d'une grandeur pour la transmettre par comparaison à d'autres instruments de mesure. • 1.1.4. Capteur Elément de l'appareil de mesure assurant la prise d'information relative à la grandeur à mesurer. B.HERRO 2 Propriétés générales des instruments de mesure • D'une façon générale la métrologie a pour but de définir la VALEUR de GRANDEURS PHYSIQUES avec un degré d'incertitude aussi faible que nécessaire . • Un instrument de mesure permet d'établir une relation entre la valeur du mesurande M ( grandeur faisant l'objet de la mesure ) et la valeur lue L du résultat de la mesure . • La qualité des appareils de mesure peut être caractérisée par: - la fidélité - la justesse - la sensibilité - la précision On peut en donner les définitions suivantes : Propriétés générales des instruments de mesure B.HERRO 2 • 1.2.1. La Fidélité Elle caractérise la dispersion des mesures Li d'une même grandeur On en définit l'écart type s : • L'étendue de la dispersion dans laquelle se trouve 99,8% des observations est : D = 6,18 s Propriétés générales des instruments de mesure B.HERRO 2 • 1.2.2. La Justesse Un appareil est réputé juste quand la moyenne L d'un grand nombre de mesures Li est confondue avec la valeur M du mesurande , quelle que soit la dispersion . 1.2.3. La Sensibilité C'est le rapport S entre le déplacement D d de l'indicateur de l'instrument de mesure correspondant à une variation DM de la grandeur mesurée . Dans le cas des instruments de mesure des longueurs, D d ( grandeur de sortie ) et DM (grandeur d'entrée) s'expriment dans la même unité ; on utilise parfois le terme de POUVOIR D'AMPLIFICATION au lieu de sensibilité . B.HERRO 2 exemple On a mesuré 5 fois successives et à l’aide d’un pied à coulisse le diamètre d’un arbre fabriqué par un tour qui a une valeur de diamètre vraie égale à 20 mm. Les mesures sont regroupées dans l e tableau suivant: 1- calculer la moyenne et l’écart type de la distribution 2- préciser si l’appareil de mesure est juste ou pas. mesure X1 X2 X3 X4 X5 diamètre 20,04 20,02 19,96 20 19,98 : B.HERRO 2 exemple On a mesuré et à l’aide d’un pied à coulisse la longueur de deux pièces prismatiques. Les mesures sont regroupées dans l e tableau suivant 1- calculer la sensibilité de l’appareil de mesure. 2-A quoi correspond la variation d’une graduation de l’appareil de mesure? Pièce 1 Pièce 2 Longueur vraie 30 30,4 indicateur 30 30,2 Propriétés générales des instruments de mesure B.HERRO 2 1.2.4. La Précision C'est l'erreur absolue que l'on peut avoir uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-metrologie-est2020.pdf