Remerciez-le!

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

APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROL

APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE 1 1. INTRODUCTION - LE PROCESSUS D'ÉTALONNAGE ET DE MESURE 1.1. LA NOUVELLE DÉFINITION DE L’ÉTALONNAGE 1.1.1. De VIM2 à VIM3 : une (r)évolution La seconde édition du vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie de décembre 1994 avait défini le concept d’étalonnage de la façon suivante : 6.11 (6.13) étalonnage, m ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquée par un appareil de mesure ou un système de mesure, ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée ou par un matériau de référence, et les valeurs correspondantes de la grandeur réalisée par des étalons. • Note 1 : Le résultat d’un étalonnage permet soit d’attribuer aux indications les valeurs correspondantes du mesurage soit de déterminer les corrections à appliquer aux indications. • Note 2 : Un étalonnage peut aussi servir à déterminer d’autres propriétés métrologiques telles que les effets des grandeurs d’influence. • Note 3 : Le résultat d’un étalonnage peut être consigné dans un document parfois appelé certificat d’étalonnage ou rapport d’étalonnage. La troisième édition du Vocabulaire International de Métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés – (VIM) publiée en 2008 puis 2012 introduit une nouvelle définition pour le concept d’étalonnage : 2.39 (6.11) étalonnage, m Opération 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. • Note 1 : Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d’un énoncé, d’une fonction d’étalonnage, d’un diagramme d’étalonnage, d’une courbe d’étalonnage ou d’une table d’étalonnage. Dans certains cas, il peut consister en une correction additive ou multiplicative de l’indication avec une incertitude de mesure associée. • Note 2 : Il convient de ne pas confondre l’étalonnage avec l’ajustage d’un système de mesure, souvent appelé improprement « auto-étalonnage », ni avec la vérification de l’étalonnage. • Note 3 : La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l’étalonnage. APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 2 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE Dans la définition du VIM 2, seule la première étape était considérée comme représentant l’opération d’étalonnage. La nouvelle définition, par sa seconde étape, place l’utilisateur au centre des préoccupations du laboratoire. Jusqu’à présent, l'opération d'étalonnage relevait plus d’un constat que d’une information opérationnelle : la correspondance entre les indications de l’instrument et les valeurs de l’étalon était observée, puis était laissé à l’utilisateur le soin de traiter et d'interpréter selon son besoin ces résultats. Dorénavant, il convient d’établir « une relation permettant d’obtenir un résultat de mesure à partir d’une indication » permettant à l’utilisateur du certificat d’étalonnage, d’utiliser directement les informations fournies sans autres traitements. Cette nouvelle définition répond mieux aux besoins pratiques de l’utilisateur d’un instrument de mesure, elle fournit la relation qui permet de calculer la valeur de la grandeur que l’on mesure à partir des indications de l’instrument.(2) 1.1.2. Comment comprendre cette nouvelle définition ? Est-ce que ces deux étapes sont obligatoires ? Peut-on s’arrêter à l’étape 1 ? La note 3 nous conduit à penser que les rédacteurs du VIM3(3) ont souhaité faire évoluer les pratiques de la métrologie en proposant aux utilisateurs une définition réellement opérationnelle : les deux étapes constituent maintenant ce que l’on appelle un étalonnage. Est-ce que la responsabilité des deux étapes peut être partagée ? Il s’agit d’une question de relation entre le laboratoire prestataire et son client. Par défaut, l'étalonnage comprend désormais ces deux étapes, qui sont à la charge du laboratoire prestataire, sauf accord contraire qui devra être explicitement spécifié dans la demande client à son prestataire. 2 Le métrologue fournit un modèle, l'utilisateur peut comprendre que son instrument est ainsi raccordé à des références (très souvent le Système International d'unités) sur l'ensemble du domaine de validité du modèle. Aujourd’hui ce n'est formellement le cas en réalité qu’aux points d’étalonnage. 3 Le VIM est conçu par le Joint Committee for Guides in Metrology WG2. Le groupe est composé de représentants des organisations suivantes : BIPM, ISO, IEC, IFCC, IUPAP, IUPAC, OIML, ILAC. Le VIM est en accès libre sur le site du BIPM : www.bipm.org APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE 3 ❖ Selon la première étape définie, il s’agit d’établir une relation résumée dans la figure suivante : Figure 1 - Relation entre les indications de l’instrument et les valeurs des étalons Dans la partie gauche de la figure 1 se trouvent les étalons avec leurs valeurs et leurs incertitudes utiles pour l’étalonnage en cours. Généralement, ces données proviennent du ou des certificats d’étalonnage des étalons auxquels sont ajoutées des incertitudes du processus d’étalonnage (dérive des étalons, homogénéité et/ou stabilité de l’environnement, …). Dans la partie droite, se trouvent les indications correspondantes de l'instrument ou dispositif soumis à étalonnage. A minima, les composantes d’incertitude associées aux indications sont dues à la répétabilité et la résolution de l’instrument. APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 4 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE ❖ La seconde étape repose sur ces observations et s'avère délicate. L’objectif est d’obtenir une relation qui permette de relier n’importe quelle indication de l’étendue d’étalonnage à un résultat de mesure. Plusieurs méthodes peuvent être envisagées pour obtenir la relation mentionnée à l’étape 2. Cette étape de modélisation fait l’objet du chapitre 2. Figure 2 - Relation entre résultat de mesure et indication de l’instrument Avec cette nouvelle définition de l'étalonnage qui conduit à choisir un modèle, à estimer et valider statistiquement ses paramètres à partir des données d’étalonnage, un rapprochement fort entre la métrologie et la statistique devient indispensable. Le métrologue doit acquérir de nouvelles compétences ou faire appel à des statisticiens pour bien maîtriser les techniques nécessaires à la mise en œuvre de l’étape 2. Il faut cependant insister sur le fait que le statisticien ne peut rien faire sans le métrologue et que toute modélisation doit s’appuyer sur une analyse des phénomènes physiques et dans le cas présent du comportement de l’instrument de mesure étalonné. 1.2. LA MISE EN PLACE D’UN MODÈLE La précédente définition de l'étalonnage consistait à mettre seulement en relation les valeurs des étalons et celles des indications obtenues. Elle nécessite maintenant de franchir une étape supplémentaire par la mise en place d'un modèle qui estime le résultat d'une mesure à partir de n’importe quelle indication obtenue au sein d'un processus de mesure. APPLICATION DU NOUVEAU CONCEPT D’ÉTALONNAGE DU VIM 3 COLLÈGE FRANÇAIS DE MÉTROLOGIE 5 Le modèle doit être construit sur la base d'une comparaison entre les valeurs d'étalons et celles d'indications, obtenues au sein d'un processus d'étalonnage selon les points successifs détaillés ci- après : 1. Définir le domaine de fonctionnement du modèle, 2. Définir la fonction de mesure, 3. Choix des étalons en adéquation avec les incertitudes cibles, et nombre de points d’étalonnage, 4. Mettre en œuvre la comparaison expérimentale étalon - instrument, 5. Ajuster la fonction de mesure et valider le modèle ainsi défini, 6. Identifier et quantifier les facteurs d’incertitudes propres au processus d'étalonnage (que l'utilisateur ne retrouvera pas au sein de son processus de mesure). Ces points constituent la "modélisation" devant être mise en place par le laboratoire d’étalonnage. • En premier lieu, le laboratoire d'étalonnage et son client (interne ou externe) doivent définir le domaine de fonctionnement du modèle en fonction des besoins de mesure. Si le modèle fourni au client permet d'effectuer une prédiction du résultat de mesure en fonction de l'indication observée, il ne peut en aucun cas être utilisé en dehors de ce domaine. Sans information particulière, le laboratoire d'étalonnage pourra considérer comme domaine l’étendue totale de mesure de l’instrument, éventuellement sur chacun de ses calibres (pour les moyens multi- calibres) ou sur quelques calibres représentatifs, en justifiant de ses choix. • Le second point consiste à définir une fonction de mesure qui met en relation des grandeurs d'entrée et des paramètres pour prédire une grandeur de sortie. Définir cette fonction signifie définir une forme analytique paramétrable qui est susceptible d'expliquer les observations qui seront réalisées. Dans la pratique actuelle, cette fonction de mesure est définie au regard des observations déjà réalisées. Les tableurs et leur outil d’analyse graphique permettent de tester différentes fonctions jusqu’à obtenir celle qui présente le meilleur ajustement aux points mesurés. Notons que la meilleure des fonctions, suivant cette stratégie, serait d’interpoler par une simple droite ce qui se passe entre deux points expérimentaux. La fonction obtenue devient alors une succession de segments qui passent par tous les points observés mais elle n’a alors aucun sens physique. Or, comme dans beaucoup de domaines, la physique doit l’emporter sur les mathématiques. Le choix de cette fonction doit « dépasser » l’observation expérimentale qui ne devrait être là que pour confirmer, ou infirmer, le résultat attendu. uploads/Ingenierie_Lourd/ introduction-le-processus-d-x27-etalonnage-et-de-mesure-1-1-1-de-vim2-a-vim3-une-r-evolution.pdf