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Présenté par : REFFAS Sid Ahmed République Algérienne Démocratique et Populaire

Présenté par : REFFAS Sid Ahmed République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de L’enseignement Supérieur et de La Recherche Scientifique Université des Sciences et de La Technologie MOHAMED BOUDIAF D’ORAN Faculté De Génie Mécanique Département de Génie Mécanique POLYCOPIE Mesure et Instrumentation Cours et exercices Année universitaire 2017 Sommaire Inroduction 1 Chapitre I - Mesure des épaisseurs et des longueurs I.1 Metrologie 3 I.1.1 Mesurage 3 I.1.2 Mesurande 3 I.1.3 Grandeur mesrable 3 I.1.4 Mesure (X) 3 I.1.5 Système de mesure 4 I.1.6 Valeur mesurée 4 I.1.7 Valeur vraie du mesurande 4 I.1.8 Le système d’unîtes internationales et ses symboles 5 I.2 Les Instruments Mécaniques 6 I.2.1 Règle 6 I.2.2 Le Pied à Coulisse 6 I.2.2.1 Méthode de mesure avec pied à coulisse 7 I.2.2.2 Mesure des petits alésages avec un pied à coulisse de type standard 10 I.2.3 Le micromètre extérieur 14 I.2.3.1 Méthode de mesure avec un micromètre 14 I.2.4 Le trusquin 19 I.2.5 La jauge de profondeur 24 I.2.6 Jauge micrometre de profondeur 25 I.2.7 Rapporteur d’angle 25 I.2.8 Le comparateur 25 I.2.8.1 Déﬁnition du point zéro du comparateur 26 I.2.8.2 Comparateurs à palpeur orientable et effet cosinus 27 I.3 Les instruments optiques 29 I.3.1 Introduction 29 I.3.2 BASES THEORIQUES 29 I.3.2.1 Optique géométrique 29 1.3.3 Propriétés des instruments d’optique 30 Grandissement 30 Puissance 31 Grossissement G 31 1.3.4 La loupe 32 1.3.5 Le microscope 33 1.4 Erreurs et incertitudes 35 1.4.1 Introduction 35 1.4.2 Les fautes 36 1.4.3 Les erreurs 36 1.4.4 Incertitude 37 1.4.4.1 Règles de présentation 38 1.4.4.2 Méthode algébrique 40 1.4.4.3 Incertitude de type A (incertitude de répétabilité) 40 1.4.4.4 Incertitude de type B 42 1.4.4.5 Incertitude-type élargie dans le cas de plusieurs sources d’erreurs 44 CHAPITRE II - MESURE DE TEMPERATURE II.1 Les diﬀérentes unités de température 45 II.2 Les échelles de température 45 II.3 Thermocouple 46 II.3.1 Principe de fonctionnement 46 II.3.2 Constitution d'un thermocouple industriel 47 II.3.3 Differentes types de thermocouple 47 II.3.4 Principe de mesure 48 II.3.5 Phénomènes thermoélectriques 48 II.4 Thermistance 49 II.5 Détecteur infrarouges 50 II.6 Pyromètre optique 52 II.6.1 Principes physiques 53 II.6.2 Lois du rayonnement thermique du corps noir 53 II.6.3 Lois du rayonnement thermique du corps réel 54 CHAPITRE III - MESURE DES DEBITS DES VITESSES ET DES PRESSIONS 55 III.1 Mesure de débit 55 III.1.1 Le débit 55 III.1.2 Régime laminaire et régime turbulent 55 III.1.3 La vitesse 56 III.2 Débitmètres volumiques 56 III.2.1 Débitmètre à tube de Pitot 57 III.2.2 Débitmètres à organe déprimogène 57 III.2.2.1 Caractéristiques métrologiques 58 III.2.2.2 Montage du transmetteur de pression différentielle 59 III.2.3 Débitmètre à ludion 60 III.2.3.1 Caractéristiques métrologiques 61 III.2.4 Débitmètre à coupelle à hélice ou à turbine 61 III.2.4.1 Montage de mesure 61 III.2.4.2 Domaine d'utilisation 62 III.2.5 Débitmètre à palette 62 III.2.6 Débitmètres ultrasoniques 62 III.2.6.1 Caractéristiques métrologiques 63 Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 1 Enseignant : REFFAS Sid Introduction: La métrologie à quoi ça sert ? La Métrologie au sens étymologique du terme se traduit par « science de la mesure ». La métrologie 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 [1]. Cependant, dans les domaines courants des essais, il existe de nombreuses caractéristiques n’ayant qu’une relation indirecte avec ces grandeurs. C’est le cas, par exemple, de la dureté, de la viscosité, qui peuvent poser des problèmes dans l’interprétation. 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 dans de nombreux domaines, tels que: 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 scientifique, 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. Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 2 Enseignant : REFFAS Sid En effet sans incertitude les résultats de mesure ne peuvent plus être comparés: Soit entre eux (essais croisés) ; Soit par rapport à des valeurs de référence spécifiés dans une norme ou une spécification (conformité d’un produit). (X) Comparaison Etalon [X] Grandeur mesurée X Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 3 Enseignant : REFFAS Sid CHAPITRE I : MESURE DES EPAISEURS ET DES LONGUEURS . I.1. Metrologie: C’est la science des mesures et ses applications. Elle comprend tous les aspects théoriques et pratiques des mesurages, quels que soient l'incertitude de mesure et le domaine d’application. I.1.1. Mesurage : Est un processus consistant à obtenir expérimentalement une ou plusieurs valeurs que l’on peut raisonnablement attribuer à une grandeur. I.1.2. Mesurande : Le mesurande est la grandeur que l’on veut mesurer. I.1.3. Grandeur mesurable: C’est une caractéristique d’un phénomène, d’un corps ou d’une substance, qui est susceptible d’être distingué qualitativement par un nom (en métrologie dimensionnelle : Distance, Angle...) et déterminé qualitativement par une valeur (nombre exprimé dans l’unité choisie) [2]. I.1.4. Mesure (X) : La mesure est l’ensemble des opérations ayant pour objet de déterminer la valeur {X} dans des conditions expérimentales spécifiées (appelée aussi mesurande), en la comparant directement ou indirectement à un étalon qui est la représentation matérielle de l’unité [X] dans laquelle sera exprimée la valeur de X. Le procédé de mesure est direct lorsque le résultat de la mesure est obtenu par comparaison à un étalon de même nature que la grandeur mesurée (Fig. 1) [1]. Le procédé de mesure est indirect quand une grandeur Y est liée à des grandeurs X1, X2,...,Xk par une relation du type : Y = f(X1, X2,...,Xk) Fig I.1 – Procédé de mesure [1]. (Xk) (X1) Comparaison Etalon [Xk] Grandeur mesurée Xk (Y) Calcul Y=f(X1, X2, …Xk) (X2) Comparaison Etalon [X2] Grandeur mesurée X2 Comparaison Etalon [X1] Grandeur mesurée X1 Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 4 Enseignant : REFFAS Sid Par exemple, la valeur de l’aire S d’une surface rectangulaire se calcule à partir de la mesure de la longueur L et de la largeur l et en appliquant la relation S = Ll. Par conséquent, la valeur {Y} de Y est obtenue, à partir des valeurs de {X1}, {X2}, ..., {Xk} de X1, X2, ..., Xk selon le procédé de mesure (Fig. 2). Fig I.2 – Procédé de mesure directe [1]. I.1.5 Système de mesure : Un système de mesure contient tout ce qui est nécessaire pour obtenir des valeurs mesurées d’un mesurande. Un instrument de mesure qui peut être utilisé seul est un système de mesure. I.1.6 Valeur mesurée :  Valeur d’une grandeur représentant un résultat de mesure ;  Pour un mesurage impliquant des indications répétées, chacune peut être utilisée pour fournir une valeur mesurée correspondante. Cet ensemble de valeurs mesurées individuelles peut ensuite être utilisé pour calculer une valeur mesurée résultante, telle qu’une moyenne ou une médiane, en général avec une incertitude de mesure associée. I.1.7 Valeur vraie du mesurande : La valeur vraie (Mvrai) du mesurande est la valeur que l’on obtiendrait si le mesurage était parfait. Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 5 Enseignant : REFFAS Sid I.1.8 Le système d’unîtes internationales et ses symboles : Grandeur Unité Nom Symbole Nom Symbole Longueur L Métre m Masse M Kilogramme Kg Temps t Seconde s Courant electrique i Ampére A Temperature T Kelvin K Quantité de matiere Mole mol Intensité lumineuse I Candela cd Tableau 1 – Unités de base. Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- Département G. Mécanique. P. 6 Enseignant : REFFAS Sid I.2 Les Instruments Mécaniques : En mécanique, il est important de savoir prendre les mesures. La qualité de celles-ci dépend de la précision de l’instrument de mesure utilisé. Dans les cas de mesures exceptionnellement précises, il faut avoir tous les instruments nécessaires. I.2.1 Règle : Fig I.3 – Règle. Une règle est un instrument de géométrie, utilisé aussi pour le dessin industriel et la mesure de distances. À proprement parler, une règle sert à tracer des lignes droites. Une règle est généralement en bois, en métal, en plexiglas ou en matériel composite souple. Les règles modernes comprennent généralement une échelle, avec laquelle des longueurs peuvent être mesurées par comparaison, généralement au millimètre près. I.2.2 Le Pied à Coulisse : Fig I.4 – Pied à coulisse. Mesure et Université des sciences et de la technologie d'Oran - Mohamed- uploads/Science et Technologie/ mi-reffassa.pdf