Guide Metrologie Industrielle

EDITORIAL L’amélioration de la qualité que ce soit des produits ou des processus est devenue une préoccupation majeure des entreprises industrielles. Relever ce défi, impose aux entreprises de mieux maîtriser les instruments de mesure qu’elles utilisent. Toute erreur de conception ou de fabrication d’un produit peut avoir des conséquences désastreuses pour l’entreprise. La mesure est devenue de plus en plus indispensable dans tous les secteurs d’activité. Elle permet de garantir les propriétés d’usage des produits, des échanges commerciaux, de maîtriser le processus de fabrication et de protéger la santé. Toutefois les instruments de mesure n’ont de signification que si les valeurs qu’ils indiquent sont exactes. C’est pourquoi l’organisation de la fonction métrologique dans l’entreprise est primordiale. Elle oriente la gestion des moyens de mesure en fonction des besoins réels de l’entreprise et permet de s’assurer, à tout moment, que les instruments sont encore en état de bon fonctionnement et que toute éventuelle dérive reste maîtrisée et connue et ce à travers les opérations de vérification et de raccordement aux étalons nationaux ou internationaux.

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La fonction métrologique est l’un des instruments centraux de la démarche qualité des entreprises et prend toute son importance aussi bien en tant que démarche volontaire interne à l’entreprise qu’en tant que démarche contractuelle pouvant aboutir à la certification. C’est un point de passage obligé pour l’obtention de la qualité des produits.

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I- GENERALITES 1- Introduction 2- La métrologie scientifique 3- La métrologie légale 4- La métrologie industrielle II- LA METROLOGIE DANS L’ENTREPRISE 1- Introduction. 2- La fonction métrologique 2-1 Finalité et missions de la fonction métrologique 2-2 Personnel de la fonction métrologique 2-3 Activités de la fonction métrologique 2-3-1 Constitution du parc des instruments de mesure a - Identification des besoins b - Choix de la méthode de mesure c - Choix des équipements de mesure d - Choix du raccordement 2-3-2 Gestion du parc d’appareils de mesure a – Documentation b – Réception, mise en service et suivi des moyens de mesure

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c – Choix du matériel à suivre périodiquement d- Programme d’étalonnage et /ou de vérification e - Etalonnage et vérification des instruments de mesure et les décisions qui en découlent f - Raccordement aux étalons nationaux ou internationaux 2-3-3 Audits métrologiques III- LES PRINCIPALES GRANDEURS DE MESURE 1- Masses 2- Longueur 3- Grandeurs électriques 4- Température 5- Métrologie chimique

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1- INTRODUCTION La mesure fait partie de notre univers quotidien. Elle constitue une référence indispensable pour tous les secteurs (industrie, commerce, transports, environnement...). Elle est ainsi à la base de toute prévision quantitative. Les besoins en mesures de toutes sortes et la nécessité de s’assurer de leur validité et de leur universalité ont fait naître la science des mesures qu’est «la métrologie ». La métrologie peut se définir comme étant «la science de la mesure associée à l’évaluation de son incertitude ». La spécificité de la discipline métrologique n’est pas dans la mesure elle-même, mais dans la validation du résultat, notamment en précisant ses limites. La métrologie, est un outil de base de l’échange, des marchandises, de données ou de concepts. Elle se révèle comme indispensable à la bonne marche de la société, elle est intégrée dans l’entreprise comme outil de maîtrise technologique, de la recherche et du développement jusqu’à la production et le service après-vente, de même elle assure la protection des intérêts financiers liés aux transactions. La nécessité d’universalité et d’unification des mesures impliquent l’existence d’une organisation internationale indépendante chargée de créer un ensemble de références précises, acceptées par tout le monde et accessible dans tous les domaines où la mesure est nécessaire. Il s’agit du Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Il a été créé le 20 Mai 1875 sur un accord entre plusieurs pays ( Convention du mètre). Les états membres s’engageant à utiliser et à diffuser le système métrique en vue de concourir à l’uniformité des mesures dans le monde. Parmi les organismes internationaux de métrologie qui ont été créés par la suite, on peut citer l’Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML). 7

Cette organisation a été créée en 1955. Le siège de cette organisation est situé à Paris. Elle est chargée d’harmoniser au niveau international les règlements métrologiques et les méthodes et les moyens de contrôle des instruments. L’OIML produit des recommandations internationales qui définissent les performances à atteindre par les instruments. Les pays peuvent ensuite fonder leur propre réglementation sur ces recommandations internationales. CONVENTION DU METRE Différents systèmes d’unités de mesure ont été adoptés selon le domaine d’utilisation envisagé (CGS, MTS, MKpS, MKS ) . A l’heure actuelle, dans un but d’unification, tous ces systèmes sont abandonnés au profit du système appelé ″Système International d’Unités S.I ″ rendu international par le traité dit « convention du mètre » .

La Convention du Mètre, convention diplomatique entre Etats, signée à Paris en 1875 a pour objectif d’établir et d’entretenir les bases nécessaires pour assurer l’uniformité des mesures et elle est à l’origine de la création du Bureau International des Poids et Mesure (BIPM). Elle réunit aujourd’hui près de cinquante Etats, parmi lesquels figurent tous les grands pays industrialisés. La Convention du Mètre a établi une structure permanente permettant aux états membres d’avoir une action commune sur toutes les questions se rapportant aux unités de mesure. La Convention du Mètre est le cadre officiel de mesure sur lequel reposent toutes les autres activités internationales de métrologie pratique.

On trouve à l’origine de ce système, le système MKSA (Mètre, Kilogramme, Seconde, Ampère) qui réunissait les unités mécaniques et électriques, cohérent pour toutes les unités géométriques, mécaniques et électriques. C’est l’extension de ce dernier système qui a donné naissance au Système International d’Unités.

Comme ceux qui l’ont précédé, le système S.I. n’est pas un système statique, immuable; il évolue continuellement pour répondre à tous les besoins de mesure exprimés par les différentes industries . 8

Ce système devrait anticiper les besoins pour que les possibilités de mesure soient toujours à même de répondre aux demandes de précision plus grande, de domaines plus larges, ou de domaines nouveaux, tout en établissant et en conservant, dans le même temps, la cohérence entre les mesures. Or la rapidité des progrès techniques et les découvertes de la physique ou les résultats des nouvelles expériences métrologiques font qu’il est impossible d’atteindre cet objectif. De ce fait, il est donc nécessaire, de temps à autre, d’apporter des modifications ou des corrections à ce système en tant que système d’unités, aux définitions des unités de base, ou à certains aspects de la matérialisation des étalons. Le Système International d’Unités, rendu obligatoire au Maroc par le Dahir n° 1-86-193 du 31 Décembre 1986 portant promulgation de la loi 2-79 relative aux unités de mesure, comprend actuellement sept unités fondamentales : • • • • • • •

Le mètre (m) pour les longueurs, Le kilogramme (Kg) pour les masses, La seconde (s) pour les durées (temps), L’ampère (A) pour l’intensité électrique, Le Kelvin (K) pour la température thermodynamique, Le candela (cd) pour l’intensité lumineuse, La mole (mol) pour la quantité de matière.

Il comporte en outre un grand nombre d’unités dérivées ( Watt, Volt, Vitesse,...) et des unités supplémentaires (Radian, Stéradian...) auxquelles s’ajoutent leurs multiples ( ex : km =1000 m ...) et sous multiples formés au moyen de facteurs décimaux ( ex : cm =0.01m ...). Ces unités ont été créées pour la commodité d’usage, et dont les définitions sont des conséquences directes des définitions des unités fondamentales.

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Ces unités de mesure sont représentées par des étalons. Un étalon est une mesure matérialisée, un appareil de mesure ou un système de mesure destiné à définir, réaliser, conserver ou reproduire une unité ou une ou plusieurs valeurs connues d’une grandeur pour les transmettre par comparaison à d’autres instruments de mesure ; (exemples : étalon de masse de 1 Kg, cales étalon, résistance étalon de 100 Ω, ampèremètre étalon, ...). Les étalons nationaux sont reliés aux étalons internationaux qui sont conservés par le Bureau International des Poids et Mesures à Paris . La métrologie se répand dans de nombreux domaines d’activité suivant les besoins des utilisateurs : Ø Elle englobe la recherche en vue d’améliorer les définitions des unités et leurs réalisations matérielles (métrologie scientifique). Ø Elle inclut les mesures à caractère commercial et transactionnel qui assurent le respect des règlements et des lois (métrologie légale) Ø La métrologie industrielle vise à fournir des moyens de mesure précis permettant aux entreprises de mesurer et contrôler leurs processus de fabrication. 2- LA METROLOGIE SCIENTIFIQUE La mesure d’une grandeur (masse, longueur, intensité, ....) consiste à lui attribuer avec exactitude sa valeur correspondante. Cependant celle-ci n’est pas bien définie que si l’on précise l’unité de mesure. Les unités de mesure utilisées doivent être choisies de telle sorte qu’elles soient reconnues universellement. Ce sont les unités de base du système international (SI). 10

Ces unités légales, leurs multiples, sous multiples ou leurs dérivés sont matérialisés par des « étalons primaires ». Un étalon est définit selon le vocabulaire international de la métrologie comme étant « mesure matérialisée, appareil de mesure, matériaux de référence ou système de mesure destiné à définir, conserver ou reproduire une unité ou plusieurs valeurs d’une grandeur pour servir de référence ». Cette matérialisation se réalise par une référence qui peut être soit un objet de même genre que l’objet à mesurer (kg en platine iridié est l’étalon primaire pour les masses) soit un matériau dont on connaît une caractéristique bien établie (Etalon à jet de césium est l’étalon primaire du temps ). La préparation de ces étalons qui constitue le sommet de la hiérarchie des mesures, incombe à des organismes de haute compétence scientifique qui sont les « laboratoires primaires ». Laboratoires primaires: Ces laboratoires constituent des laboratoires de référence nationaux pour des grandeurs données. Leur activité s’apparente à une activité de recherche. Leur principal objet est la conservation des étalons primaires et la réalisation des travaux de recherche permettant l’amélioration des précisions de mesure et leurs exactitudes. Pour chaque domaine de mesure, le rôle de la métrologie consiste à développer les moyens techniques permettant de relier les appareils de mesure aux étalons primaires (qui peuvent être, nationaux ou internationaux) sans discontinuité et avec le minimum de perte de précision. Ce raccordement se réalise à l’aide d’une succession d’étapes liées appelées «étalonnages ».

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L’étalonnage est défini d’après la norme relative au vocabulaire international des termes fondamentaux de la métrologie (NM 15.0.001) comme étant: L’ensemble des opérations établissant dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquées 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 réalisées par les étalons. Chaque étalonnage ou étape repose principalement sur le principe de la comparaison, parfois simple, plus souvent complexe. Cette succession d’étalonnages est nécessaire et indispensable permettant ainsi de garantir à ce que ce raccordement s’effectue avec la meilleure précision possible, il s’agit de « la chaîne d’étalonnage ». Les organismes qui participent à la chaîne d’étalonnage, sont des laboratoires classés par leur niveau de précision par rapport au laboratoire primaire qui constitue le sommet de cette chaîne. Selon les pays, la chaîne d’étalonnage est un système à plusieurs niveaux, généralement, elle est à trois niveaux faisant appel à trois types de laboratoires : Ø laboratoire primaire (niveau 1) ; Ø laboratoire secondaire (niveau 2) ; Ø laboratoire de métrologie d’entreprise (niveau 3). Dans la littérature on a l’habitude de décrire ce système en partant de la source c’est à dire à partir de l’étalon primaire, il est important de prendre conscience que le processus de la chaîne d’étalonnage est compliqué.

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Pour le représenter, il est préférable de remonter la chaîne à partir de l’utilisateur d’instrument de mesure jusqu’à la réalisation de l’unité de mesure de base. Laboratoire de métrologie d’entreprise: Toutes les entreprises dont la métrologie tient une place importante et qui disposent de moyens humains et matériels adéquats, peuvent se doter de leurs propres laboratoires. Ces laboratoires sont destinés à assurer la gestion du parc des instruments de mesure utilisés par leur entreprise. L’étalonnage des appareils se réalise par l’intermédiaire des étalons dont la fréquence d’utilisation est importante, se sont « les étalons de travail ». Ces étalons sont aussi étalonnés par d’autres étalons soumis à des exigences plus sévères que les premiers, afin qu’ils conservent toutes les caractéristiques métrologiques, il s’agit « d’étalons de référence » de laboratoire. Le raccordement des instruments de mesure à l’étalon de référence du laboratoire de l’entreprise peut, s’il est nécessaire, faire appel à d’autres « étalons de transfert » intermédiaires ente l’étalon de référence et celui du travail, le nombre de ceux-ci doit être choisi de sorte que la dégradation des incertitudes due à l’utilisation des étalons successifs sont compatibles avec l’incertitude recherchée pour l’instrument de mesure.

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Etalon de référence

Etalon, en général de la plus haute qualité métrologique disponible en un lieu donné, duquel dérivent les mesurages effectués en ce lieu. L’étalon de référence de l’entreprise est destiné à étalonner ses étalons de travail ou de transfert. Dans le cas où il existerait une chaîne d’étalonnage de Métrologie, cet étalon de référence doit être raccordé directement ou indirectement à un étalon de cette chaîne. Son utilisation doit être aussi limitée que possible afin de préserver la conservation de ses caractéristiques.

Etalon de travail

Etalon qui, habituellement étalonné par comparaison à un étalon de référence, est utilisé couramment pour étalonner ou contrôler des mesures matérialisées ou des appareils de mesure.

Etalon de transfert Etalon utilisé comme intermédiaire pour comparer entre eux des étalons, des mesures matérialisées ou des appareils de mesure. Les étalons de référence d’un laboratoire d’entreprise sont aussi à leur tour soumis à des étalonnages, mais cette fois-ci, externes. Ils sont raccordés aux étalons de référence d’un autre laboratoire de niveau de précision supérieure, il s’agit du « laboratoire secondaire ».

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Laboratoire secondaire: La tâche principale du laboratoire secondaire consiste à étalonner les étalons de référence des laboratoires d’entreprise, et les instruments de mesure des entreprises dépourvues de laboratoire d’étalonnage. Il constitue donc l’interlocuteur direct des industriels et de tous les utilisateurs d’instrument de mesure. Les activités d’étalonnage des laboratoires secondaires s’accompagnent dans la plupart des cas d’une activité de recherche en métrologie. Ils étudient et développent de nouvelles techniques d’étalonnages de façon à adopter leurs possibilités aux besoins industriels. Ils complètent aussi les travaux des laboratoires primaires en mettant en place des étalons pour les grandeurs dérivées ainsi que pour les multiples et sous multiples des unités de base. Les laboratoires secondaires constituent l’interface entre les entreprises (utilisateurs d’instruments de mesure) et les laboratoires primaires, c’est pour cela, leurs étalons de référence sont comparés et réétalonnés périodiquement à ceux des laboratoires primaires. La chaîne d’étalonnage est donc un moyen indispensable pour tout instrument de mesure, elle rend significatives ses indications. Elle permet aussi d’assurer l’identité des mesures effectuées tant sur le plan national que sur le plan international. Pour concourir à l‘uniformité de mesure dans le monde, les instances internationales de métrologie travaillent en étroite collaboration. Cette collaboration se manifeste par l’organisation des comparaisons internationales.

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3- LA METROLOGIE LEGALE Selon la définition internationale, le nom métrologie légale est donné à toute forme de métrologie appliquée soumise à des règlements par des lois ou des décrets gouvernementaux. D’après cette définition, le domaine couvert par la métrologie légale peut varier considérablement d’un pays à l’autre. Dans la plupart des pays les mesures intervenant dans les transactions commerciales (ex : masse, volume...) font l’objet d’une réglementation. Toutefois, dans de nombreux pays, la réglementation concerne les mesures intervenant dans la protection de l’industrie, principalement, dans le domaine de l’environnement et la santé. La métrologie légale, forme moderne du contrôle des poids et mesure, est l’activité par laquelle l’Etat décide d’intervenir par voie réglementaire sur certaines catégories d’instruments de mesure. La métrologie légale étend son action dans trois directions: Ø Elle s’intéresse à la qualité des instruments utilisés pour les transactions commerciales afin d’assurer la fiabilité des mesures et prévenir les fraudes. Elle est alors un outil de régulation économique. Ø Elle est également au service de l’ensemble des activités régaliennes, en offrant aux contrôles de l’Etat, les moyens de mesure leur permettant d’être sûrs, équitables et efficaces. Ø Elle a enfin une mission industrielle: d’une part permettre aux industriels utilisatrices de disposer d’instruments adaptés à leurs besoins, d’autre part soutenir la performance et la compétitivité ( tant sur le marché intérieur qu’au niveau international) des fabricants nationaux d’instruments de mesure.

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La métrologie légale étant indispensable dans les transactions commerciales, pratiquement tous les pays ont un organisme national chargé de ce domaine. Dans le but de faciliter le commerce entre les pays, non seulement en ce qui concerne les instruments de mesure, mais aussi pour toutes les opérations qui impliquent des mesures, l’OIML (Organisation Internationale de Métrologie Légale) coordonne et harmonise à l’échelon international des règlements administratifs et techniques sur les mesures et les instruments de mesures utilisés dans divers pays. Au Maroc et à l’instar de plusieurs pays, la métrologie légale et industrielle relève du Ministère de l’Industrie, du Commerce et de l’Artisanat. Les catégories d’instruments de mesure qui sont réglementés sont en général ceux utilisés dans les transactions commerciales (balances, pompes à essence...) et dans la surveillance du respect de la réglementation et la sécurité publique (chronotachygraphe, analyseurs de gaz ( CO2, CO), opacimètre, ...). Le système de métrologie légale nationale est régi par la loi 279 relative aux unités de mesure. Les activités principales de la division de la métrologie, qui relève de la Direction de la Normalisation et de la Promotion de la Qualité, s’articulent au tour des points suivants : Ø Elaborer la stratégie nationale de la métrologie légale ; Ø Entretenir les compétences nécessaires à l’exercice de la mission et veiller à leur transmission aux organismes de contrôle (délégations provinciales du commerce et de l’industrie) ; Ø Elaborer les réglementations relatives aux instruments concernés ; Ø Promouvoir la métrologie dans les industries ; 17

Ø Coordonner et piloter l’ensemble des activités relatives à la métrologie. Les délégations provinciales sont chargées du contrôle et l’assistance des utilisateurs d’instruments de mesure (fabricants, réparateurs, importateurs opérant dans leur ressort territorial). Les opérations de contrôle suivent les directives du Décret n° 2-79-144 du 15 chaabane 1407 ( 14 Avril 1987) relatif au contrôle des instruments de mesure . Elles sont effectuées à plusieurs stades : Ø Conception des instruments de mesure, par l’approbation de modèle ; Ø Fabrication, réparation et importation par la vérification première ; Ø Utilisation quotidienne de l’instrument par la vérification périodique. Ø Surveillance des instruments en service Approbation du modèle : L’approbation d’un modèle d’instrument, première étape de contrôle, permet de vérifier et d’attester que la conception et le fonctionnement de l’instrument présenté par son constructeur ou importateur (au service d’approbation de modèles et jaugeages) répondent bien aux dispositions réglementaires et techniques prévues par la procédure de vérification. L’étude technique du modèle ou « prototype » est effectuée par les services de la métrologie. Les résultats de cette étude peuvent conduire le fabricant à apporter de modifications de principe ou de construction aux instruments fabriqués et, par voie de conséquence, à améliorer leur qualité métrologique.

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Vérification première : La vérification première d’un instrument de mesure, deuxième étape de contrôle, a pour objet de vérifier que les instruments de mesure neufs ou soumis à ce régime, fabriqués localement ou importés ainsi que les instruments réparés, avant leur mise en service, sont conformes à un modèle approuvé et répondent bien aux prescriptions réglementaires. Cette vérification est effectuée suivant des procédures techniques spécifiques pour chaque instrument de mesure élaborées sur la base des normes internationales portant sur la métrologie ainsi que les recommandations de l’organisation internationale de la métrologie légale (OIML). Vérification périodique : Pour s’assurer que les instruments en service ont été présentés aux opérations de contrôle ci-dessus et qu’il en est fait un usage correct et loyal, les services de métrologie relevant des délégations assurent une surveillance des instruments en usage. Ils incitent les utilisateurs à mieux entretenir leurs instruments de mesure et à procéder à leur maintenance à intervalles réguliers. Les détenteurs d’instruments de mesure sont responsables de la bonne utilisation de ces derniers et de leur conformité, ils leur appartiennent de les confier aux organismes compétents pour procéder aux vérifications nécessaires. Surveillance La surveillance consiste à s’assurer que les instruments réglementés en service, sont utilisés d’une façon correcte et loyale tout en respectant la réglementation en vigueur.

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4 - LA METROLOGIE INDUSTRIELLE L’industrie s’est, depuis longtemps appuyée sur la métrologie, tant pour assurer son développement que pour valider ses produits. Le champs d’utilisation de la métrologie dans l’industrie est très large, la plupart de ses secteurs y font appel: la mécanique, l’agro-alimentaire, le nucléaire, l’aéronautique, la chimie, l’environnement, la biologie, l’électronique, l’agriculture. Dans l’entreprise, la métrologie intervient tout au long de la vie d’un produit, de la recherche à la mise en service ou au-delà, en passant par la conception. C’est un outil indispensable lors des différentes phases d’élaboration du produit. Afin de garantir la fiabilité des mesures, l’entreprise doit mettre en place une véritable gestion des moyens de mesure. PERSPECTIVES D’AVENIR : La situation actuelle fait que l’Etat assume lui-même directement les opérations de contrôle. Ces interventions deviennent de plus en plus irréalisables, coûteuses et encore plus exigeantes en matière de moyens et d’équipements nécessaires à cet égard, et ce, vu la croissance continue de la production des instruments de mesure, l’extension du parc d’instruments et la multiplication des domaines d’activités en matière de mesurages. De même le développement des techniques de gestion de la qualité et d’assurance de la qualité et la mise en place de l’accréditation et de la certification entraînent un développement rapide des infrastructures nécessaires pour procéder aux opérations d’étalonnage et de vérification des instruments utilisés.

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Par conséquent une réorganisation du fonctionnement du système de métrologie nationale dans le but de confier certaines opérations de contrôle à des tiers tels les réparateurs, les fabricants d’instruments de mesure ou autres organismes privés présentant les garanties appropriées notamment celles édictées par les normes d’accréditation et de certification est nécessaire. Cela suppose donc une révision du cadre réglementaire et l’adoption d’une politique d’aide et de soutien du secteur privé pour prendre en charge le développement des moyens et des infrastructures nécessaires.

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LA METROLOGIE DANS L’ENTREPRISE

1- Introduction La métrologie est une composante essentielle de la qualité. Elle constitue l’un de ces trois piliers institutionnels (normalisation, certification, métrologie). La métrologie a toujours apporté tout son savoir-faire à la qualité. Elle apparaît dans toute démarche de certification, que ce soit du produit ou de système d’assurance qualité. De nos jours, il n’est plus seulement question de réaliser le meilleur produit ou service, il faut d’une part obtenir la pérennité du niveau de qualité convenu et, d’autre part, le garantir à ses clients. Pour un client quel qu’il soit, il exige deux éléments importants, il s’agit de : - La qualité du produit, dont il attend d’être satisfait ; - Le management de la qualité de l’entreprise dans laquelle il attend d’avoir confiance et qu’elle rende sûre l’obtention de la qualité du produit. Dans les deux cas, les équipements de mesure seront des points de passage obligés ; - point de passage pour l’obtention de la qualité du produit; - point de passage pour la maîtrise des équipements de mesure. Toute démarche qualité, s’appuie sur des essais et des mesures. La qualité de ces mesures repose sur une bonne métrologie. 23

La mise en place au sein de l’entreprise d’une organisation qui sera chargé de la gestion de son parc d’instrument de mesure, est le moyen privilégié pour atteindre cet objectif, il s’agit de « la fonction métrologique ». 2- La fonction métrologique 2-1 Finalité et mission de la fonction métrologique La finalité est :

D’assurer la maîtrise de l’aptitude à l’emploi de tous les moyens de mesure utilisés dans l’entreprise et en donner l’assurance.

La mission est :

D’assurer l’ensemble des actions pour constituer, suivre et entretenir le parc des moyens de contrôle, de mesure et d’essai pour garantir le bon fonctionnement des équipements de fabrication et de contrôle dans le respect des normes internes et externes.

2-2 Personnel de la fonction métrologique La fonction métrologique de l’entreprise doit être assurée avec toute l’indépendance nécessaire afin que le personnel impliqué dans cette fonction ne puisse faire l’objet de pressions ou d’incitations intempestives qui pourraient influencer son jugement ou le résultat de ses travaux.

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Afin de permettre une indépendance suffisante (nécessaire à la bonne réalisation des opérations) à la fonction métrologique, celleci peut être rattachée au responsable qualité. Ceci n’est pas surprenant compte-tenu de l’importance de la métrologie dans une démarche de gestion de la qualité. La qualification technique et la compétence sont les deux paramètres essentiels sur lesquels repose le choix du responsable de cette fonction. Il sera préférable que le titulaire de ce poste ne cumule pas les deux responsabilités (production et métrologie). Cette fonction doit être organisée de telle manière que chaque membre du personnel qui y participe soit conscient de l’étendue et des limites de sa sphère de responsabilité. Il est important de définir qui est responsable de la gestion des activités de mesure, qui est responsable du matériel et de la réalisation du suivi des moyens de mesure. Le poste de chaque membre de la fonction métrologique fait l’objet d’une description très précise. Le responsable assure le maintien du niveau de qualification et d’expérience de son personnel par la formation continue. Cette dernière se réalise grâce à différents moyens: - la circulation des revues scientifiques et techniques, - des réunions d’informations et de formation, - la participation aux travaux de groupements professionnels, - des stages de formation. La fonction métrologique doit être à l’écoute des besoins en matière d’information et doit informer le personnel concerné de l’existence de formation dans leurs domaines d’activité ou susceptibles de les intéresser.

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Le recours de la fonction métrologique à un personnel non confirmé ou intermédiaire n’est acceptable que si cela ne risque pas de porter préjudice à la qualité des mesures. Pour bien remplir sa mission, le personnel doit travailler en plein temps, surtout pour les entreprises possédant un parc important d’appareils de mesure. Pour les entreprises de petite taille, cette fonction ne peut être exercée qu’à temps partiel. Il sera judicieux de répartir le temps du personnel entre les tâches productives et métrologiques. En résumé, les points suivants regroupent, les conditions que doivent remplir le personnel chargé de la fonction métrologique:

- connaître les limites de son champ de responsabilité, - être formé, - si le procédé de mesure le prévoit: être qualifié pour, - comprendre la mesure et à quoi elle sert, - disposer de la documentation nécessaire, - effectuer des tâches d’auto-contrôle, - pouvoir proposer des améliorations, - avoir droit à l’erreur, - agir dans un environnement favorable, - être au courant des améliorations, actions correctives.

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2-3 Activités de la fonction métrologique 2–3–1 Constitution du parc des instruments de mesure a - identification des besoins Lorsqu’une entreprise souhaite organiser ses activités de métrologie, il convient en premier lieu d’identifier précisément les besoins. L’identification des besoins métrologiques nécessite une connaissance des concepts de base de la métrologie (définitions, vocabulaire, termes utilisés en métrologie, ). Il s’avère donc indispensable de réaliser un lexique métrologique qui permettra de maîtriser le vocabulaire de base et donc de pouvoir communiquer. En effet, les gens parlent des mêmes sujets mais avec des mots différents: ils ne se comprennent pas ou pire, se mettent d’accord sur des termes perçus différent. Il est donc important de définir rapidement les mots à employer, tout particulièrement: étalon, étalonnage, vérification, incertitude, tolérance. Ce lexique qui définit d’une manière très simple les concepts de la métrologie, servira de langage commun lors de la détermination des besoins. Ces besoins sont de deux ordres: Ø ceux relatifs à la gestion de la métrologie (besoins organisationnels) Ø ceux relatifs à la réalisation des mesures (besoins matériels).

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i) besoins relatifs à la gestion de la métrologie Pour conduire à bien l’analyse des besoins organisationnels, il est important que le personnel chargé de cette fonction, connaisse parfaitement l’entreprise, sa situation actuelle et ses objectifs futurs. Pour définir ces besoins, il est nécessaire de répondre aux questions suivantes: Ø Est ce que les activités de l’entreprise nécessite l’implantation d’une métrologie à part entière ou partielle? Ø Faut - il des locaux, du personnel qualifié? Ø Souhaite-t-on faire soi-même ou sous traiter tout ou partie de la gestion par un organisme extérieur? La réponse précise à ces questions aidera à définir les moyens matériels et humains à mettre en œuvre. ii) les besoins relatifs à la réalisation des mesures Afin de pouvoir bien réaliser les mesures, il faut avoir des moyens adéquats, ceux-ci étant le résultat d’une analyse des objectifs, des possibilités instrumentales et de raccordement. Pour bien définir ces besoins, il est nécessaire de se poser les questions suivantes: 1- Que dois-je mesurer et quelle précision dois-je atteindre? 2- Quelles sont les méthodes de mesure possibles? 3- Quels seront la méthode et le principe utilisés? 4- Quel instrument vais-je utiliser? 5- Quel montage réaliser et selon quelle procédure? 6- Comment vais-je garantir la qualité de mes mesures? L’analyse préalable des besoins va se traduire par un premier cahier des charges. Il risque fort d’être un peu théorique et peu sensible aux notions de rentabilité. 28

Il faut accepter le principe de son évolution et obtenir la participation des principaux acteurs pour sa rédaction. Le recensement de ces besoins (organisationnels et matériels) permet de bien tracer les objectifs. En effet, l’important est de fixer les objectifs à atteindre avant de choisir le matériel. A partir de là, l’entreprise pourra faire le choix de ses moyens de mesure et des méthodes de mesure à mettre en place pour le suivi des fabrications et le contrôle final. b - Choix de la méthode de mesure Après avoir fixé les objectifs métrologiques, il est important d’expliciter la méthodologie de la mesure: les différentes étapes, les conditions sur le matériel et sur l’environnement, les opérations et les connaissances nécessaires à la réalisation de la mesure , seront précisés dans un document. Ce document de base servira de base pour le choix de la méthode. Les deux critères pour ce choix sont: - le principe de la mesure - les caractéristiques mesurées. Dans tous les cas, le choix de la méthode devra tenir compte des éventuelles contraintes de qualification. En effet, la méthode de mesure devra faire l’objet d’un descriptif validé, d’essais réalisés, conformément à un programme préétabli. c - Choix des équipements de mesure Le choix des équipements de mesure passe par la définition précise de la méthode de mesure. Il nécessite aussi une bonne connaissance des dispositifs disponibles sur le marché, de leurs caractéristiques générales, de leurs avantages et inconvénients.

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La première démarche est de chercher, si dans l’entreprise, il n’y a pas déjà un matériel disponible pouvant répondre au besoin. Cela nécessite une bonne connaissance du parc de matériel de mesure existant et donc un bon recensement. Pour bien faire le choix, il faut pouvoir réaliser une adéquation besoins / moyens en identifiant les paramètres liés aux quatre caractéristiques suivantes: Ø caractéristiques des moyens de mesure (principe de mesure, adéquation entre les performances de l’appareil de mesure et la valeur de la tolérance à vérifier) Ø domaines d’utilisation ( cadences, mode de fabrication, mode de contrôle ) Ø utilisateurs des moyens de mesure (le niveau de connaissances pour les utilisateurs du matériel ainsi que les personnes chargés de son entretien) Ø conditions d’environnement ( déterminer d’influence: température, pression, .......).

les

grandeurs

d - Choix du raccordement des mesures Le raccordement est la base même de la métrologie. De plus, les mesures réalisées doivent avoir la même signification pour tout le monde. Il faut pouvoir démontrer que la mesure réalisée par l’entreprise est bien raccordée à l’étalon national ou international. Ce raccordement est une activité généralement sous-traitée à des prestataires de service. Dans tous les cas, le personnel en charge de la fonction métrologique a la responsabilité de s’assurer elle-même que son sous-traitant répond aux exigences requises.

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Après avoir constitué son parc d’instruments de mesure, l’entreprise doit mettre en place une véritable gestion. 2-3-2 Gestion du parc d’appareils de mesure La gestion des moyens de mesure correspond à toutes les opérations réalisées pour, la définition, la mise en place et l’entretien des moyens de mesure qui ont une influence sur la qualité du produit. Le concept de la gestion est composé des axes suivants : a) documentation ; b) la réception, la mise en service et le suivi des moyens de mesure ; c) choix du matériel à suivre périodiquement d) programme d’étalonnage et / ou de vérification e) l’étalonnage ou la vérification des instruments de mesure et des décisions qui en découlent. f) raccordement aux étalons nationaux ou internationaux. a) Documentation : Une gestion du parc d’instruments de mesure ne peut pas être performante durablement si elle n’est pas formalisée. Le premier document est la procédure générale de gestion des appareils de mesure. Cette procédure décrit les grandes lignes de ce qu’il faut faire et renvoie aux instructions de travail pour plus de détails. Cette procédure est rédigée selon la méthode QQOQCP ( qui, quoi, où, quand, comment, pourquoi ). Le deuxième document c’est l’instruction de travail qui permet d’une part d’identifier l’appareil de mesure et d’autre part à définir l’étalonnage et la vérification de l’appareil de mesure.

31

A ces instructions de travail se rapportent les documents de travail qui sont des documents d’enregistrements des résultats. Parmi ceux-ci, le plus important est la fiche de vie qui comporte toutes les informations relatives à la vie de l’instrument concerné. b) La réception, la mise en service et le suivi des moyens de mesure Une fois choisis les moyens de mesure, il faut en assurer la réception, la mise en service et le suivi. Dès la réception d’un équipement de mesure, et avant sa mise en service, le responsable métrologie doit s’assurer de la réalisation des opérations suivantes : - conformité à la commande : vérification de la conformité à la commande, aux spécifications du constructeur ou des prescriptions particulières ainsi que le contrôle des documents techniques fournis. - Identification de l’équipement de mesure : il s’agit d’affecter à chaque matériel un numéro d’identification. Il est préférable de regrouper les instruments de mesure par famille et par type d’utilisation. Le numéro d’identification doit être apposé sur l’équipement de telle sorte qu’il soit clairement lisible. - Inventaire : inscription de cet équipement dans l’inventaire général du parc des équipements de mesure de l’entreprise. Une bonne connaissance du parc des moyens de mesure permet un suivi efficace. Tout matériel de métrologie doit être répertorié clairement de façon individuelle et donc l’établissement d’un inventaire est sans aucun doute indispensable. Cet inventaire est réalisé à l’aide de fiches d’inventaire. Ce recensement des moyens de mesure peut se faire: 32

-

par lieu géographique (secteur d’activité) par grandeur physique selon l’affectation de ces moyens selon la qualification et la formation des utilisateurs ‘’ qui fait quoi au niveau de ces moyens’’

- Dossier technique : Ouvrir un dossier dans lequel seront classés tous les documents concernant cet équipement (cahier des charges, commandes, PV recettes, notices, certificats d’étalonnage......). - Fiche de vie : document qui doit accompagner chaque matériel de mesure. Elle est destinée à permettre de suivre l’évolution dans le temps depuis sa mise en service jusqu’à son déclassement ou sa mise au rebut. Elle constitue en quelque sorte un carnet de santé, placé très visiblement à proximité de l’instrument, sur lequel sont indiqués : Ø La nature et les résultats des différentes interventions (étalonnage, vérifications, réparations,...) ; Ø Tous renseignements jugés utiles pour les utilisateurs. - Etalonnage ou vérification initiale : cette opération se réalise avant la première mise en service. Elle permet de prononcer la qualification ou la non qualification de l’instrument de mesure. - Marque de qualification : L’apposition de cette marque atteste la qualification de l’équipement et initialise les opérations d’étalonnage ou de vérification qui vont être effectuées périodiquement sur l’instrument.

33

c) Choix du matériel à suivre périodiquement La principale question à se poser est la suivante: « Quelle est l’importance de la mesure réalisée sur le plan des exigences d’assurance de la qualité, de sécurité et de sûreté? » en d’autres termes, la mesure a-t-elle une influence directe sur la qualité du produit final? Cette question d’appareils de mesure:

nous

amène

à

distinguer

deux

types

Ø les appareils indicatifs dont le suivi est assez aisé et qui ne nécessitent pas de suivi stricte; Ø les appareils qui influencent directement sur la qualité du produit final. Ces appareils doivent être gérés prioritairement, et suivi périodiquement dans le temps. La démarche à suivre pour déterminer les équipements à soumettre à un étalonnage ou à une vérification est composée des étapes suivantes : L’étape 1 : Sélectionner l’équipement qui a une influence critique sur la qualité du produit L’équipement critique :

de

mesure

peut

être

considéré

comme

Ø s’il est utilisé, lors de la conception, de la production ou de l’installation d’un produit, pour démontrer la conformité aux exigences spécifiées. Cela s’applique aussi bien au contrôle final, qu’aux contrôles intermédiaires sur les sous-ensembles, lors du pilotage des procédés pour la maîtrise des caractéristiques appropriées du produit; Ø s’il est utilisé comme référence pour assurer la traçabilité, et qu’il représente les meilleures possibilités métrologiques de l’entreprise. 34

Le fait qu’un équipement de mesure ne soit pas considéré comme critique ne le dispense pas d’autres types de contrôle (sécurité par exemple). L’étape 2 : Sélectionner les instruments de mesure et moyens d’essai Pour définir si un équipement de mesure est ou n’est pas un instrument de mesure ou un moyen d’essai, il suffit d’examiner sa fonction principale. Un équipement de mesure est considéré comme instrument de mesure s’il assure les fonctions suivantes : Ø Préhension de l’information liée à une ou plusieurs valeurs d’une grandeur ( capteur) ; Ø Traitement éventuel conditionnement,…) ;

de

cette

information

(amplification,

Ø Affichage du résultat de mesure ( ou stockage et restitution ) à l’aide d’un indicateur ( analogique, numérique) ou d’un enregistreur. Si la fonction principale n’est pas une des fonctions énumérées ci-dessus, alors l’équipement n’est susceptible d’être étalonné ou vérifié. De manière plus générale, ne sont pas considérés comme instruments de mesure, les équipements qui n’ont qu’un rôle d’indicateur ou d’auxiliaire, pour lesquels il n’est pas recommandé de qualité métrologique lors du mesurage. Exemples : un capteur de pression qui sert à indiquer la présence d’un fluide dans un conduit, un niveau à bulle type 35

maçonnerie, un calculateur qui ne comporte pas de carte analogique, ne sont pas des instruments de mesure. Un moyen d’essai est généralement un équipement qui produit la grandeur physique que l’on souhaite observer : Ø Si l’essai est qualitatif, ce moyen ne comporte pas d’instrument de mesure ; Ø Si l’essai est quantitatif, le moyen d’essai comporte un ou plusieurs instruments de mesure qu’il est nécessaire de confirmer métrologiquement ( étalonnage, vérification) dans les conditions réelles d’utilisation. Exemple : une enceinte climatique n’est pas considérée comme équipement de mesure mais peut comporter des équipements de mesure ( capteurs de température et d’humidité), qui peuvent eux aussi faire l’objet d’un étalonnage ou d’une vérification. Etape 3 : choix entre étalonnage ou vérification de l’instrument de mesure A – décision d’étalonnage : Il est recommandé de procéder à un étalonnage dans les cas suivants : Ø Nécessité de connaître la valeur chiffrée avec son incertitude de mesure associée pour effectuer les corrections ; Ø Pour certains instruments de mesure, l’exactitude attendue nécessite la connaissance de valeurs corrigées en fonction des effets de grandeurs d’influence telles que la température, hygrométrie, temps de stabilisation,… ;

36

Ø Recherche d’un niveau d’exactitude spécification du constructeur ;

supérieur

à

la

Ø Absence de spécification constructrice ou mesures effectuées en dehors du domaine spécifié ; Ø L’instrument de mesure ne peut être caractérisé que par un étalonnage ( transducteurs) Ø Utilisation d’un instrument de mesure hors spécifications ; Ø Suivi de la dérive d’une caractéristique pour prédire son comportement dans le temps ; Ø Suivi des étalons de référence, de transfert et de travail ; Ø Utilisation d’un instrument de mesure comme étalon de référence dans une chaîne de raccordement. B – Décision de vérification Il est recommandé de procéder à une vérification dans les cas suivants : Ø Savoir si l’instrument de mesure est à l’intérieur des limites d’acceptation prédéfinies ( erreurs maximales tolérées) Ø Garantir la tenue de l’ensemble des spécifications ( la vérification est généralement plus exhaustive que l’étalonnage) , en particulier quand l’instrument de mesure a de multiples utilisateurs ; Ø Il n’y a pas besoin d’exploiter des résultats chiffrés ; Ø Il est nécessaire d’assurer l’interchangeabilité des instruments de mesure ; 37

Ø L’utilisateur, non métrologue, n’est l’autorisation de remise en service ;

intéressé

que

par

Ø Suivre la tenue des spécifications dans le temps en enregistrant les informations données sous forme d’acceptation - rejet. Pour les instruments de mesure qui ont une influence sur la qualité du produit, l’entreprise doit établir un programme d’étalonnage et / ou vérification. d) Programme d’étalonnage et / ou de vérification La périodicité d’étalonnage et / ou de vérification des instruments de mesure est répartie en deux catégories : Ø

la périodicité à intervalle calendaire: l’étalonnage ou la vérification est programmé à intervalle de temps fixé (six mois, un an, ...) ; Ø la périodicité selon la durée d’utilisation : l’intervalle d’étalonnage est exprimé en nombres d’utilisation. Pour bien choisir l’un de ces deux types de périodicité, l’utilisateur doit prendre en considération les points suivants : Ø les recommandations du fabricant : selon la technologie employée, l’appareil est plus ou moins susceptible d’évoluer ; Ø la fréquence d’utilisation ; Ø les conditions d’environnement poussières, atmosphère agressive ;

humidité,

Ø les conditions d’utilisation : utilisation dans un atelier de production ou un laboratoire de métrologie ; 38

Ø l’exactitude de mesure recherchée. e/ L’étalonnage ou la vérification des instruments de mesure et les décisions qui en découlent : Pour mesurer, il faut utiliser un instrument, mais un instrument n’a pas d’utilité si les valeurs de mesure indiquées par celui-ci sont fausses. C’est pourquoi il faut constamment procéder à la vérification et à l’étalonnage des instruments de mesure utilisés. Ce sont des opérations indispensables qui rendent significatives les valeurs fournies par les appareils de mesure. Il est nécessaire que les définitions de ces deux termes soient connues et rappelées afin d’être utilisées sans ambiguïté.

Etalonnage L’ensemble des opérations établissant dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquées 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 réalisées par les étalons .

L’étalonnage c’est donc l’opération qui consiste à comparer des valeurs données par un équipement de mesure et celles des valeurs de référence. Exemple : on étalonne des masses par rapport à d’autres masses de référence ou des cales à d’autres cales de référence. Les références présentent une qualité métrologique supérieure. L’étalonnage permet de: 39

Ø connaître les erreurs ( écarts) d’un appareil par rapport à un étalon; Ø maîtriser les dérives dans le temps d’un appareil de mesure; Ø réduire les incertitudes de mesure; Ø faire les meilleures mesures souhaitées pour une qualité souhaitée. Vérification

La vérification consiste à s’assurer que les écarts entre les valeurs données par un instrument de mesure et des grandeurs tolérées de référence sont inférieures aux limites définies.

La vérification peut être effectuée : Ø soit en comparant les résultats d’une opération d’étalonnage aux limites tolérées. Ces limites sont édictés par des normes, recommandations, ... Ø soit directement à l’aide d’un étalon matérialisant les indications limites tolérées de l’équipement de mesure auquel il est comparé. Cette méthode ne nécessite pas l’obtention de résultats chiffrés. L’Etalonnage ou la vérification d’un instrument de mesure ne peut pas être performant si sa procédure n’est pas formalisée. La rédaction de la procédure a pour objectif de définir avec précision les opérations que l’opérateur doit effectuer pour réaliser l’étalonnage ou la vérification. La rédaction doit être effectuée collectivement par les techniciens chargés des étalonnages et sous le contrôle de personnes maîtrisant la technique de mesure.

40

La norme NM 15.0.008 présente les modalités à appliquer pour la rédaction des procédures d’étalonnage et de vérification. Le résultat d’étalonnage débouchera par l’édition d’un certificat d’étalonnage en vue d’appliquer par la suite des corrections aux résultats de mesure dont l’exploitation permettra de diminuer l’incertitude des mesures réalisées à l’aide de l’équipement. Le résultat d’une vérification se traduit : Ø soit par un constat de vérification permettant à l’utilisateur de mettre ou remettre l’équipement en service ; Ø soit par une décision d’ajustage, de réparation, de réforme, ou de déclassement de l’instrument. Dans tous les cas, une trace écrite de la vérification effectuée doit être conservée dans le dossier individuel de l’appareil de mesure. f ) Raccordement aux étalons nationaux ou internationaux Le but du raccordement aux étalons nationaux ou internationaux a pour objectif d’assurer qu’un résultat de mesure obtenu en un point du globe est assurément comparable à un autre résultat de mesure obtenu dans des conditions semblables en un autre lieu géographique. La fonction métrologique de l’entreprise, doit pouvoir donner l’assurance que les mesures effectuées par les appareils de mesure sont traçables par rapport aux étalons nationaux ou internationaux. La taçabilité est le terme sur lequel il est nécessaire de s’appuyer pour respecter les exigences en matière de raccordement aux étalons nationaux ou internationaux figurant principalement dans les normes NM ISO 9000. 41

La définition de la traçabilité figure dans la norme NM 15.0.001

Propriété du résultat d’un mesurage ou d’un étalon tel qu’il puisse être relié à des références déterminées, généralement des étalons nationaux ou internationaux, par l’intermédiaire d’une chaîne ininterrompue de comparaison ayant toutes les incertitudes déterminées.

une seconde définition figure dans la norme NM ISO 8402 :

Aptitude à retrouver l’historique, l’utilisation d’une entité au moyen d’identification enregistrée.

La traçabilité est composée de la traçabilité d’ordre technique et celle d’ordre documentaire. La traçabilité technique est toujours assurée par raccordement à la chaîne d’étalonnage, la traçabilité documentaire est généralement assurée par la conformité aux exigences des normes d’assurance de la qualité (série des normes NM ISO 9000). L’autonomie en matière de métrologie, diffère d’une entreprise à l’autre. L’étalonnage ou la vérification peut être fait en interne ou confié en sous-traitance à des organismes agréés, les cas de figure qui se présentent : Ø sous-traitance totale (choix du sous-traitant, une soustraitance excessive d’étalonnage à l’extérieur est 42

généralement coûteuse et prive l’entreprise d’une réflexion propice à l’amélioration de la qualité) ; Ø vérifier ses instruments de mesure avec des étalons étalonnés à l’extérieur ; Ø étalonner soi-même ses étalons de travail à l’aide des étalons de référence qui assurent la liaison avec l’extérieur. Pour les deux derniers cas, la fonction métrologique doit assurer la gestion des étalons de l’entreprise (choix, identification, utilisation et conservation).

Pour que cette gestion soit bien organisée, elle devra tenir compte : Ø du niveau métrologique de l’étalon (exactitude, fiabilité, constance..) ; Ø du niveau technique et de la complexité de l’étalon ; Ø de la destination de l’étalon (étalon de référence, de travail) ; Ø des cas particuliers d’utilisation. Toutes ces informations doivent être décrites dans des documents simples et accessibles. Une erreur commise sur un étalon peut avoir des conséquences plus importantes que celles commises sur un instrument de mesure. En résumé, la bonne gestion du parc des instruments de mesure nécessite de prendre en considération les points suivants: 1- Procéder à la définition des besoins métrologiques; Ø Mettre en place une organisation de la fonction métrologique; Ø Faire le bon choix des moyens et méthodes à mettre en place. 43

2- Repérer les instruments de mesure; Ø

Identifier de façon claire chaque instrument afin de permettre un suivi personnalisé et une bonne gestion.

3- Instaurer des procédures d’étalonnage et / ou vérification; Ø

Il ne suffit pas de suivre rigoureusement une norme relative à un instrument pour satisfaire aux besoins métrologiques ; Ø La procédure doit, dans la mesure du possible, être compatible avec les besoins réels des utilisateurs.

4- Notifier des procédures de surveillance; Ø

Cela permet une surveillance avec des périodicités courtes afin de prévenir un éventuel déréglage d’un instrument entre deux étalonnages.

5- Contrôler le parc d’instruments de mesure; Ø

Ø

Assurer par étalonnage périodique que les instruments restent tout au long de leur vie dans les spécifications initialement prévues. Garantir le raccordement aux étalons nationaux.

6- Interpréter les résultats de mesure; Ø

Consiste après chaque étalonnage et / ou vérification à faire le lien étroit entre le résultat de mesure et l’exigence spécifiée avant de conclure à l’acceptation ou au refus d’un instrument. 44

7- Procéder à la gestion du parc; Ø

Répertorier sur une fiche les éléments nécessaires à la gestion efficace du parc ( périodicité, norme de référence, Numéro d’identification).

8- Etablir des règles de protection des instruments; Ø

- La qualité métrologique des instruments dépend également de la manutention, du stockage, de la protection pendant l’utilisation (environnement).

Ø

De grandes précautions manipulations.

sont

à

prendre

lors

des

2-3-3 Audits métrologiques La personne en charge de la fonction métrologique est responsable de toutes décisions concernant les instruments de mesure. Pour évaluer cette fonction, l’audit constitue le moyen privilégié à vérifier la maîtrise et l’application des procédures. Selon la norme NM ISO 8402, l’audit qualité est défini comme étant «l’examen méthodique et indépendant en vue de déterminer si les activités et résultats relatifs à la qualité satisfont aux dispositions préétablies et si ces dispositions sont mises en œuvre de façon effective et sont aptes à atteindre les objectifs ». L’audit permet de vérifier l’efficacité de l’organisation de la fonction métrologique dans l’entreprise. Il existe deux type d’audit : Ø l’audit externe, permet d’évaluer les compétences des soustraitant ; 45

Ø l’audit interne, permet d’évaluer son propre niveau de performance. Il permet de voir si ce qui est dans les documents est appliqué. L’audit est un outil de progrès mais en aucun cas un moyen de répressions. Ses deux objectifs sont : a) la détection d’écarts afin de prendre : Ø des actions correctives pour remédier à l’écart, c’est l’audit curatif déclenché à la suite d’une non-conformité, Ø des actions préventives pour supprimer la répétition de l’écart, c’est l’audit préventif.

b) l’amélioration du système mis en place : La norme NM ISO 10011-1 définit la méthode pour organiser, préparer et exécuter un audit. Un audit est préparé à l’avance et les audités sont généralement prévenus suffisamment tôt. En général, un audit se déroule en trois parties: - Réunion d’introduction, en cas d’audit externe - Exécution de l’audit - Réunion de conclusion Un rapport d’audit est alors effectué, c’est un document indispensable, qui doit servir d’outil de travail. Les principales questions à se poser lors d’un audit métrologique sont: 46

1- Existe-t-il une liste de matériels de mesure? 2- L’équipement est-il identifié ? 3- Existe-t-il des fiches de vie ? 4- Les équipements de mesure sont-ils vérifiés périodiquement ? 5- Examine-t-on les résultats de contrôle antérieurs lorsqu’un instrument de mesure est déclaré mauvais à l’issue d’une vérification ? 6- Existe-t-il des procédures d’étalonnage et / ou vérification ? 7- Lorsqu’elles existent, le mode opératoire détaille-t-il les modalités de la comparaison technique ? 8- Où sont consignés les résultats d’étalonnage et / ou de vérification lorsqu’ils sont conservés ? 9- Comment sont raccordés les mesures aux étalons nationaux ou internationaux ? 10- Existe-t-il un planning de suivi des appareils de mesure dans le temps ? 11- Existe-t-il une procédure de réception des matériels neufs ? 12- Respecte-t-on les conditions d’environnement pour : Ø effectuer des étalonnages et / ou vérification Ø utiliser les appareils de mesure 13- L’étalonnage tient-il compte des conditions d’emploi de l’instrument ? 47

14 – Existe–t–il une procédure concernant la gestion des équipements de mesure utilisés tout au long du cycle d’élaboration du produit ? 15 – Les étalons font–t–ils l’objet d’une gestion particulière ? 16 –A–t–on définit les conditions de manutention, de protection, de stockage des équipements de mesure ? 17 – Sont-elles compatibles avec les conditions d’emploi spécifiées ? 18 - Existe–t–il une procédure de maintenance préventive des équipements de mesure, ainsi qu’un enregistrement de cette maintenance ?

19 – Comment sont définies puis révisées les périodicités de suivi ? 20 – La procédure de vérification des instruments de mesure prévoit – elle les critères d’acceptation ? 21 – Comment sont définies les responsabilités de chacun ? 22 – Qui est responsable de la gestion de la métrologie ? 23 – Le responsable est– il formé à l’utilisation et à la vérification des moyens de mesure ? 24 –Comment sont définies les mesures à réaliser, ainsi que l’exactitude requise ? 25 – Comment sélectionne –t– on les équipements de mesure ? 26 – Procède –t– on à des calculs d’incertitude ?

48

27 – Existe–t– il des appareils de mesure pour lesquels il n’y a pas de procédure d’étalonnage ? Dans ce cas, comment réalise –t– on l’étalonnage ? 28 - Comment sont définis les critères à prendre en compte pour commander de nouveaux instruments de mesure ? 29 – Procède –t– on à une qualification des supports informatiques ( surtout les logiciels ) ?

49

50

LES MASSES

Les mesures de masse concernent d’innombrables transactions industrielles et commerciales ou elles caractérisent les quantités de produits mises en jeu. Elles sont aussi à l’origine de la détermination de différentes grandeurs dérivées telles que les masses volumiques, les forces, les pressions. La masse est une grandeur de base du Système International d’unités (SI), caractéristique d’une quantité de matière et qui est invariable dans le temps et l’espace. 1- Unités Dans le système international (SI), l’unité de masse est le kilogramme (kg). Elle est définie comme étant égale à la masse du kilogramme prototype international en platine iridié, qui a été sanctionné par la Conférence Générale des Poids et Mesures tenue à Paris en 1889, et qui est déposé au Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). On trouve également les unités multiples ou sous-multiples suivantes: - le micro gramme (µg ) = 10-9 kg - le milligramme (mg) = 10-6 kg - le gramme (g) = 10-3 kg - la tonne (t) = 103 kg Parmi les unités non (SI), on trouve le carat métrique (ct) utilisé dans la pesée des pierres et métaux précieux. 51

2- Définitions : Masse marquée : objet matériel servant à la détermination de la masse d’un corps. Une masse n’a pas l’obligation de satisfaire aux spécifications d’une masse marquée légale appelée poids. Poids : Un poids est une masse marquée légale : sa forme, sa constitution, sa valeur nominale et son erreur maximale tolérée sont réglementées. Masse-étalon : Masse marquée servant soit à l’étalonnage, soit à la vérification, soit à l’ajustage de masses marquées et d’instruments de pesage. Leurs erreurs maximales tolérées sont fonction de celles des objets à contrôler ou à régler. Les masses-étalons sont classés en fonction du nombre d’échelons n des instruments qu’elles servent à étalonner:

- classe M’’ - classe M’ - classe F’ - classe E’

pour pour pour pour

n ≤ 3000 échelons 3000 ech ≤ n ≤ 6000 ech 6000 ech ≤ n ≤ 30000 ech n ≤30000 ech

Poids-étalon : Poids servant soit à l’étalonnage, soit à la vérification, soit l’ajustage de masses marquées, de poids et d’instruments de pesage. -

les étalons de valeur nominale inférieure ou égale à 50 Kg peuvent être soit des poids-étalons, soit des masses-étalons; - les étalons de valeur nominale supérieure à 50 Kg sont nécessairement des masses-étalons. 52

Echelon réel (d) : valeur exprimée en unité de masse : -

de la différence entre les valeurs correspondant à deux repères consécutifs par une indication analogique, ou - de la différence entre deux indications consécutives, pour une indication numérique. Echelon de vérification (e) : valeur exprimée en unités de masse utilisée pour la classification et la vérification d’un instrument. Portée minimale (Min) : valeur de la charge en dessous de laquelle les résultats des pesées peuvent être entachés d’une erreur relative trop importante. Portée maximale (Max) : capacité maximale de pesage, compte non tenu de la capacité additive de tare. Portée d’indication automatique : capacité de pesage dans laquelle l’équilibre est obtenu sans intervention d’un opérateur. Nombre d’échelons de vérification (n) : quotient de la portée maximale par l’échelon de vérification : n = Max/e. Erreur maximale tolérée : valeur maximale de la différence, en plus ou en moins, autorisée par la réglementation entre l’indication d’un instrument et la valeur vraie correspondante, déterminée par référence à des masses-étalons, instrument étant préalablement à zéro à charge nulle et en position de référence. Classe d’exactitude (ou de précision) : classe d’instruments de pesage qui satisfont à certaines exigences métrologiques destinées à conserver les erreurs dans des limites spécifiées.

53

3- Appareils de mesure On distingue deux catégories : a- Les poids-étalons; b- Les instruments de mesure. a- Les poids-étalons : Les poids étalons sont des poids individuels de valeur donnée, le plus souvent en acier inoxydable poli, en laiton chromé ou non, et parfois en alliage d’aluminium par les lamelles subdivisions du gramme. Les poids-étalons sont répartis en sept classes différentes :

-

Classes E1 et E2 pour les poids de très grande exactitude utilisées uniquement par les laboratoires d’étalonnage ; - Classes F1 et F2 pour les poids de grande exactitude utilisés comme étalons de référence par les services de métrologie ; • Classes M1, M2 et M3 pour les poids d’exactitude moyenne utilisés comme étalons de travail.

54

Les erreurs maximales tolérées pour les poids étalons, sont données dans le tableau suivant : Valeur

Erreur maximale (± en mg) pour Classe

Nominale

E1

E2

F1

F2

M1

M2

M3

1 mg

0,002

0,006

0,02

0,06

0,2

2 mg

0,002

0,006

0,02

0,06

0,2

5 mg

0,002

0,006

0,02

0,06

0,2

10 mg

0,002

0,008

0,02

0,08

0,25

20 mg

0,003

0,001

0,03

0,01

0,3

5 mg

0,004

0,012

0,04

0,12

0,4

100 mg

0,005

0,015

0,05

0,15

0,5

3

200 mg

0,006

0,020

0,06

0,20

0,6

4

500 mg

0,008

0,025

0,08

0,25

0,8

5

1

g

0,010

0,03

0,10

0,3

1

5

2

g

0,012

0,04

0,12

0,4

1,2

5

5

g

0,015

0,05

0,15

0,5

1,5

10

50

10

g

0,020

0,06

0,20

0,6

2

20

50

20

g

0,025

0,08

0,25

0,8

2,5

20

50

50

g

0,030

0,10

0,30

1,0

3

30

100

100 g

0,050

0,15

0,50

1,5

5

30

100

200 g

0,010

0,30

1,0

3,0

10

50

100

500 g

0,025

0,75

2,5

7,5

25

100

300

1

kg

0,5

1,5

5

15

50

200

500

2

kg

1,0

3,0

10

30

100

400

1 000

5

kg

2,5

7,5

25

75

250

800

2 500

10

kg

5

15

50

150

500

1 600

5 000

20

kg

10

30

100

300

1 000

3 200

10 000

50

kg

25

75

250

750

2 500

8 000

25 000

55

b- Les instruments de pesage Les instruments de pesage sont des instruments qui servent à déterminer la masse d’un corps en utilisant l’action de la pesanteur sur ce corps. Ils peuvent être rangés dans deux catégories : - les capteurs de pesage qui sont en général employés dans les installations industrielles. On peut citer, par exemple, les capteurs de pesage installés sur des silos de stockage ou sur des réservoirs de liquide ; - les balances ou bascules qui servent à déterminer directement la masse d’un corps. Les balances les plus utilisés sont réparties en deux familles : les instruments entièrement mécaniques (fléaux, balances Roberval, romaines, balances semi-automatiques...); les instruments électroniques. Les instruments de pesage sont répartis selon : leur échelon de vérification (e), représentatif de l’exactitude absolue ; le nombre d’échelons de vérification (n), représentatif de l’exactitude ; en quatre classes de précision :

- Classe de précision spéciale I - Classe de précision fine II - Classe de précision moyenne III - Classe de précision ordinaire IV

56

Les erreurs maximales tolérées, exprimées en échelons de vérifications sont représentées dans le tableau suivant :

Classe de

Echelon

Nombre d’échelons

Portée minimale

précision

de vérification

de vérification

Min

e

n = Max/e

(limite inférieur)

minimum

maximum

Spéciale

I

0,001 g ≤ e

50 000

-

100 e

Fine

II

0,001 g ≤ e ≤ 0,005 g

100

100 000

20 e

5 000

100 000

50 e

0,1 g ≤ e ≤ 2 g

100

10 000

20 e

5 g≤e

500

10 000

20 e

5g ≤e

100

1 000

10 e

0,1 g ≤ e Moyenne III Ordinaire IIII

4- Etalonnage et vérification 4-1 poids étalons : l’étalonnage des poids-étalons de travail s’effectue par une comparaison avec le poids-étalon de référence à l’aide des comparateurs de masses, de préférence des balances spéciales ayant une portée réduite afin d’augmenter l’exactitude de la mesure. Les poids-étalons de référence doivent être étalonnés auprès d’un laboratoire accrédité. 4-2 Instrument de pesage L’étalonnage ou la vérification est réalisée à partir des poidsétalons correctement raccordés. Dans ce cas il y a lieu d’établir une procédure basée sur des normes ou recommandations internationales ( OIML), définissant les opérations à effectuer et les caractéristiques à vérifier, en particulier par rapport aux erreurs maximales tolérées, ainsi que l’exploitation des résultats. 57

LONGUEUR

Les mesures dimensionnelles occupent une place importante dans le domaine de la métrologie. La longueur est la grandeur linéaire fondamentale, qui caractérise ce qui n’a qu’une dimension. Elle représente une des premières grandeurs physiques qui a été à la base du système SI. Dans l’industrie, le domaine des longueurs revêt une grande importance en raison de son usage intensif, surtout dans les industries sophistiquées (mécanique de précision, microélectronique, nanotechnologie). 1- unité : Depuis 1983, le mètre est défini comme étant « la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde ». Cette définition revient à affecter une valeur exacte à la vitesse de la lumière. Les sous-multiples de l’unité de base, les plus utilisés sont : - le millimètre - le micromètre

1 mm = 10-3 m 1 µm = 10-6 m

2- les cales étalons : Les cales étalons sont des étalons de longueurs en forme de parallélépipède rectangle dont deux faces opposées dites «faces mesurantes » ont une qualité de surface telle qu’elles ont la propriété d’adhérer à des faces de même qualité superficielle. Les cales étalons sont utilisées : 58

-

Soit comme étalon de référence pour transmettre la dimension de l’unité de longueur ou de ses multiples ou sous-multiples, à partir de l’étalon primaire ou d’un étalon secondaire, aux cales étalons d’une moins grande précision et pour la vérification et la graduation des appareils de mesure.

-

Soit comme mesure de longueur pour l’étalonnage et le réglage des appareils de mesure et pour mesurer les dimensions linéaires des pièces industrielles.

Les cales étalons sont réparties en six classes de précision : 00,k,0,1,2 et 3. 3- Moyens de mesure : les principaux instruments utilisés en dimensionnelle peuvent être classés en trois catégories :

métrologie

a) Les instruments à contrôle direct : ils donnent directement le résultat de mesure. On peut distinguer 4 types d’appareils (à traits, à trait et vernier, à vis micromètre à capteurs inductifs) ; b) Les instruments de contrôle aux limites : utilisés pour vérifier qu’une dimension est comprise entre une limite haute et une limite basse (calibres, tampons lisses ou filetés, bagues lisses ou filetés); c) Les instrument de contrôle par comparaison : la mesure est la différence entre l’objet mesuré et l’étalon (comparateurs mécaniques, comparateurs électroniques. Le tableau suivant présente la plage d’utilisation ainsi que la résolution des instruments les plus couramment utilisés dans l’industrie.

59

Instruments Réglet Mètre ruban décamètre pieds à coulisse jauge de profondeur pied module micromètre alésomètre jauge de profondeur micrométrique banc de mesure calibres à machoires tampons lisses tampons filetés bagues lisses bagues filetées comparateur mécanique à tige rentrante comparateur mécanique à levier comparateur électronique inductif comparateur électronique à règle incrémentale comparateur àcapteur optique comparateur à capteur électromagnétique comparateur à capteur capacitif comparateur à capteur pneumatique machine à mesurer par coordonnées rapporteur d’angle plateau diviseur codeur angulaire niveau lunette de visée théodolite table de circularité table de rectitude appareil d’état de surface microscope interféromètre laser ombroscopie

Etendue de mesure (mm) Minimum Maximum 0,5 1000 1 3000 10 10.000 0,01 3000 0,02 500 0,02 100 0,01 1000 0,5 1000

Résolution (mm) Minimum Maximum 0,5 1 1 1 10 10 0,01 0,05 0,02 0,05 0,01 0,05 0,001 0,01 0,001 0,01

0,01 0,005 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

150 3000 500 500 600 500 600

0,001 0,0001 0,0000001 0,0000001 0,0000001 0,0000001 0,0000001

0,01 0,005 0,000001 0,000001 0,000001 0,000001 0,000001

0,1

100

0,0005

0,01

0,2

2

0,002

0,01

0,003

10

0,001

0,2

0,001

100

0,0001

0,001

0,00001

0,00001

0,00001

0,00001

0,000005

4

0,000005

0,0008

0,00001

0,00001

0,00001

0,00001

0,001

0,1

0,001

0,001

0,3 0,08 0,00001 0,0001 0,001 0,02 0,0001 0,00005 0,0001 0,000001 0,05 0,0001 0,001

1600 360 0,00001 360 1000 15000 360 0,0001 0,01 0,005 20 40000 380

0,0001 0,08 0,00001 0,0001 0,001 0,02 0,0001 0,00005 0,0001 0,000001 0,0001 0,00001 0,001

0,001 0,08 0,00001 0,001 1 0,1 0,001 0,0001 0,01 0,005 0,05 0,00001 0,001 60

4- Etalonnage et vérification : Deux méthodes instruments :

sont

utilisées

pour

l’étalonnage

des

-

Etalonnage par mesure directe : détermination de la cote exacte d’un instrument à l’aide d’un moyen plus performant ;

-

Etalonnage par comparaison : mesure de l’écart entre un étalon parfaitement connu et le moyen à étalonner.

Exemple : étalonnage des cales-étalons L’étalonnage des cales étalons nécessite les conditions ambiantes suivantes : -

-

-

-

instrumentation à l’abri des poussières ; appareils isolés des vibrations dans la limite de leur sensibilité ; les variations de température admissibles autour de 20°C doivent rester dans les limites de l’incertitude de mesure compatible avec la classe de la cale contrôlée ; éviter les variations brusques et les gradients importants de température au voisinage des instruments et tenir compte de l’influence de la température sur les matériaux l’équilibre thermique doit être assuré entre la cale en cours de contrôle et le matériel utilisé pour ce contrôle ; la dérive de température dans le temps et le gradient de température dans l’espace au niveau du poste de travail doivent demeurer dans les limites telles que cet équilibre subsiste pendant la durée du contrôle ; humidité relative inférieure à 60% ; pour toute méthode interférométrique, éviter les causes de pollution influant sur l’indice de réfraction de l’air ( fumées, CO2, vapeurs d’huile, de solvants, ….).

D’après la norme NM 15.1.001 il existe deux méthodes pour étalonner les cales étalons : 61

1- Etalonnage par mesure directe (méthode interférométrique ) : L’interférométrie laser est une méthode optique permettant de mesurer avec grande précision des variations de distance, correspondant aux déplacements d’une source lumineuse monochromatique par rapport à un point fixe. La référence est donc la longueur d’onde de la radiation monochromatique Cette méthode permet de mesurer la longueur d’une cale étalon avec la meilleure incertitude. Son application est limitée à la mesure des cales de classe 00, K et 0. Avec cette méthode, la longueur mesurée correspond à la distance entre le centre de la face mesurante et une surface plane, rigide, en principe de même matériau et de même état de surface que la cale à mesurer. Le plan auxiliaire auquel adhère la cale à mesurer doit en principe être dans le même matériau et avoir le même état de surface que celui des faces mesurantes de la cale. Si, pour des raisons techniques de mesurage, des plans auxiliaires en d’autres matériaux sont utilisés, des corrections sont à prendre en compte du fait des caractéristiques physiques différents des matériaux. En outre, le plan auxiliaire doit avoir une épaisseur d’au moins 11 mm, et la face d’adhérence doit avoir une tolérance de planéité de 0,25 µm sur un diamètre de 40 mm. Le résultat de l’étalonnage par la méthode interférométrique doit être corrigé pour tenir compte des écarts éventuels par rapport aux conditions idéales d’étalonnage : effets de la température, de la pression atmosphérique et de l’hygrométrie sur la longueur d’ondes dans l’air ; - effets de la température sur la longueur de la cale ; -

62

influence des variations du déphasage optique sur la réflexion de l’onde lumineuse, du fait d’état de surface et de matériaux différents entre la cale et le plan auxiliaire ; - influence de l’ouverture de l’interféromètre ( forme, dimensions du diaphragme d’entrée et de distance de la focale du collimateur) sur la position des franges d’interférence ; - influence de l’obliquité du faisceau ( angle du coin d’air ). 2 – Etalonnage par comparaison -

Cette méthode permet de mesurer l’écart entre une cale étalon de référence parfaitement connu et la cale à étalonner La référence est une cale étalon de longueur connue avec une incertitude de mesure compatible avec la précision de la cale étalon à mesurer. Lorsque la cale étalon à mesurer et la référence ont la même longueur nominale, la comparaison peut être effectuée avec un comparateur. Lorsque la cale étalon à mesurer et la référence ont des longueurs nominales différentes, la comparaison peut être effectuée sur une machine à mesurer unidimensionnelle, les déplacements étant mesurés soit avec interféromètre à comptage de franges, soit avec la référence de la machine. La méthode par comparaison implique un dispositif de mesurage ayant généralement deux touches en opposition avec ou sans contact avec les deux faces mesurantes. Les points suivants sont à prendre en compte à des fins de correction : erreur systématique du dispositif de mesurage ; influence de températures différentes entre la cale de référence et la cale à mesurer ; influence de coefficients de dilatation différents en dehors des conditions de référence -

63

influence de déformation de contact due à l’effort de mesurage lors du palpage des faces, notamment si les matériaux des cales ont des caractéristiques différentes ; correction de l’indice de réfraction de l’air ( pour la méthode par comparaison interférométrique). -

64

LES GRANDEURS ELECTRIQUES

Les mesures électriques sont les plus répandues de toutes les mesures. Les fréquences de courant utilisées sont très variables d’un domaine d’application à l’autre, depuis le courant continu délivré par les piles et accumulateurs jusqu’aux courants hyper-fréquences utilisés en télécommunication, en passant par les courants basses fréquences d’usage industriel. La multiplicité des grandeurs électriques à mesurer (courant, tension, résistance, capacité, bruit radioélectriques ......) nécessite une série variée de références spécifiques adaptées aux différentes situations. 1- Unités de grandeurs électrique : - L’ampère (A) :

Unité de base (SI) pour l’électricité, c’est l’intensité d’un courant électrique constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à 1 mètre l’un de l’autre dans le vide, produisant entre ces conducteurs une force de 2-10-7 Newton par mètre de longueur.

- Le volt (V) :

Est la différence de potentiel électrique qui existe entre deux points d’un conducteur parcouru par un courant de 1 ampère, lorsque la puissance dissipée entre ces deux points est de 1 Watt.

- Le coulomb (C) :

La quantité d’électricité transportée en 1 seconde par un courant de 1 ampère. 65

- L’ohm :

La résistance électrique entre deux points d’un conducteur lorsqu’une différence de potentiel constante de 1 volt, appliquée entre ces deux points, produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère.

- Le farad (F) :

La capacité d’un condensateur électrique entre les armures duquel apparaît une différence de potentiel de 1 volt lorsqu’il est chargé d’une quantité de courant de 1 colomb.

- Le Henry (H) :

L’inductance électrique d’un circuit fermé dans lequel une force électromotrice de 1 volt est produite lorsque le courant électrique qui parcourt le circuit varie uniformément à raison de 1 ampère par seconde.

- Le Weber (Wb) :

Le flux d’induction magnétique qui, traversant un circuit d’une seule spire, y produit une force électromotrice de 1 volt si l’on annule en 1 seconde par décroissance uniforme.

- Le tesla (T) :

L’induction magnétique uniforme qui, répartie uniformément sur une surface de 1m², produit à travers cette surface un flux d’induction magnétique total de 1 weber.

Bien souvent en électricité les valeurs des unités sont, soit très grandes, soit très petites. Dans ce cas on utilise des préfixes indiquant le coefficient multiplicateur de l’unité : -

milli (m) micro (m) nano (n) pico (p)

indique les millièmes (division par 10-3) indique les millionnièmes (division par 10-6) indique les milliardièmes (division par 10-9) indique les millionnièmes (division par 10-12) 66

-

kilo (k) indique les milliers (multiplication par 103) mega (M) indique les millions (multiplication par 106) gega (g) indique les milliards (multiplication par 109) tera (T) indique les millions de millions (multiplication par 1012)

2- Méthodes et appareils de mesure : Les méthodes et les appareils de mesure utilisés pour la mesure des principales grandeurs électriques sont regroupés dans le tableau suivant: Grandeur électrique

courant

Principe de mesure

Appareil

-

continu

-

mesure directe

-

-

alternatif

-

mesure directe

-

Ampèremètre

intensité

tension

continu

méthode d’opposition ou de zéro -

Ampèremètre (adapté au type de courant) potentiomètre, diviseur de tension de Kelvin voltampermetreanalogi que ou numérique

tension

alternatif

résistance

continu ou alternatif

puissance

continu

méthode directe même principe qu’en appareils qui fonctionnent courant continu en courant alternatif méthodes utilisant pont de wheastone des ponts de pont double de Kelvin mesure de résistance à bras comparateur de de proposition courants voltmètre comparaison de voltmètre courants voltamperemétriq ue comparaison de courant méthode directe voltmètre et ampèremètre méthode directe wattmètre 67

Tous ces appareils de mesure des grandeurs électriques sont soit de type analogique soit de type numérique. Les appareils de type analogique: ces appareils sont construits suivant le principe d’un cadre mobile soumis à une rotation sous l’effet de forces engendrées par le passage du courant électrique. Il existe plusieurs modes de fonctionnement pour obtenir ce déplacement (fonctionnement magnétoélectrique, ferromagnétique, thermique, électrodynamique). Ces appareils sont classés suivant leur utilisation : Appareils étalons : classe 0,05 - 0,2 (utilisation en laboratoire) - Appareils de contrôle : classe 0,5 - 1 (utilisation en contrôle et vérification) - Appareils industriels : classe 1,5 - 2 - Appareils indicateur : classe 5 (utilisation sur les tableaux électriques) -

Les appareils de type numérique : Appareils qui transforment les grandeurs électriques analogiques en indications lues directement sur un afficheur numérique (appelé parfois digital). La précision est la caractéristique principale de ces appareils. 3- Etalonnage et vérification : L’étalonnage ou la vérification peut être confié à des laboratoires accrédités. Pour les entreprises possédant un parc important d’instrument de mesure de grandeurs électriques, il est plus judicieux de disposer de son propre laboratoire d’étalonnage; Les principaux équipements qui doivent être mis en œuvre pour pouvoir faire des étalonnages dans les meilleurs conditions possibles sont : 68

Mesure de tension en courant continu - Etalons de référence : Ø piles étalons de type weston à solution électrolytique saturée ; Ø référence à diode zener - Etalons de travail : Ø générateur de tension étalon ; Ø références à diode zener ; Ø voltmètre étalon. - Pont de comparaison : Ø potentiomètre à résistances étalon ; Ø diviseur de tension de type Kelvin-varley Mesure d’intensité en courant continu Même équipement que la mesure de tension en courant continu, associé à des résistances ou des shunts étalons. Mesure de résistance en courant continu - Etalons de référence : Ø résistances étalons fixes en quatre bornes ; Ø résistances étalons fixes en trois bornes. - Etalons de travail : Ø résistances étalons fixes en deux bornes ; Ø boites de résistances à décades. 69

- Pont de comparaison : Ø pont de weastone étalon ; Ø pont double de kelvin étalon. Mesure de tension en courant alternatif basse fréquence - Etalons de référence Ø appareil à transfert thermique - Etalons de travail Ø générateur de tension à décader ; Ø voltmètre différentiel. - Pont de comparaison Ø diviseur de tension inductif à décades étalon Mesure d’intensité en courant alternatif basse fréquence Même équipements que la mesure de tension en courant alternatif basse fréquence associé à des résistances.

70

LA TEMPERATURE

Les mesures de température sont abondamment utilisées dans la plupart des secteurs industriels qui mettent en oeuvre d’importantes échanges thermiques (sidérurgie, industrie chimique, production d’énergie, industries du froid ,....), aussi tous ceux pour lesquels les paramètres d’environnement jouent un rôle crucial dans le contrôle des processus (industries agro-alimentaires). La température influe de façon parfois déterminante sur les valeurs prises par de nombreuses grandeurs mécaniques (dimension, pression,...), optiques (caractéristiques radiatives), électriques (résistivité, bruit, radioélectrique,.....). La température est une grandeur qui n’est pas directement mesurable, sa mesure est associée à un phénomène, tel que la variation de résistance d’un conducteur électrique ou la dilatation d’un fluide. 1- Unités Pour mesurer la température, on utilise deux unités : - le kelvin (K) : T - le degré Celsius (°C): t Ces deux unités sont liées par la relation T = t + 273,15

71

2- Echelle de température Pour satisfaire les besoins dans ce domaine avec une exactitude suffisante, une échelle internationale (référence unique) a été constituée. Cette échelle qui est maintenant universellement utilisée, est désignée par Echelle Internationale de température 1990 (EIT-90). Elle est définie par des points fixes, en général des points triples (température d’équilibre entre les trois phases: solide, liquide et gazeuse) des corps purs (exp : l’eau).

L’échelle internationale de température (EIT 90) Plages et points de définition

T (K)

t (°C)

Incertitude mK -3 (10 K)

pression de vapeur de l’helium point triple de l’hydrogène point d’ébulution de l’hydrogène à la pression P1 point d’ébulution de l’hydrogène à la pression P2 point triple du néon point triple de l’oxygène point triple de l’argon point triple du mercure point triple de l’eau point de fusion de gallium point de congélation de l’indium point de congélation de de l’étain point de congelation du zinc point de congelation de l’aluminium point de congélation de l’argent point de congelation de l’or point de congelation du cuivre loi de rayonnement de planche

1,8 à 4,2 13,8033 17

-259,34 -256,15

0,3 0,5 2

20,3

-252,85

2

24,556 54,358 83,8058 234,3156 273,16 302,919 429,748 505,078 692,677 933,473 1234,93 1337,33 1357,77 1234,93à3273,15

-248,59 -218,79 -189,34 -38,83 0 29,769 156,598 231,928 419,527 660,323 961,78 1064,18 1084,62 961,78 à 3000

0,3 0,3 0,3 0,2 0,5 0,2 0,2 0,5 0,5 0,5 2 5 40 60 à 180

72

3- Appareils de mesure Il existe 4 types d’instruments utilisés pour la mesure de température : - thermomètres à dilatation ; - couples thermoélectriques ; - thermomètres à résistance ; - pyromètres optiques. Thermomètres à dilatation : Le thermomètre à dilatation est constitué d’un réservoir surmonté d'une tige. Le liquide contenu dans le réservoir se dilate lorsque la température augmente, il sera donc chassé dans la tige. Les liquides utilisés dépendent de la zone de température qu’on désire mesurer. Les principaux liquides utilisés sont : - le pentane pour les températures allant de -200°C à 30°C. - le toluène pour les températures allant de -80°C à 100°C; - le mercure pour les températures allant de -35°C à 700°C. Couples thermoélectriques Un couple thermoélectrique est constitué de deux fils métalliques de nature différente, soudés à leurs extrémités. Quand on chauffe ou refroidi l’une des soudures, appelée jonction de mesure, une force électromotrice prend naissance dans cette jonction. Il existe une relation physique qui lie la force électromotrice (mV) et la température (°C). Les tables de référence normalisées (la norme NM ISO 1) donnant la correspondance entre ces deux grandeurs. Le domaine de températures couvert par les couples thermoélectriques va de -270°C à 180°C, selon les matériaux utilisés. 73

Les couples peuvent être composés de fils de métaux purs (cuivre, platine) ou d’alliage de métaux ( cuivre-nickel, platinerhodium 10%). Le tableau suivant présente les valeurs des domaines de température pour différents couples : couples thermoélectriques ( élement 1/ élement 2) Cuivre/ cuvre-nickel Fer/ cuivre-nickel Nickel-chrome/ cuivre-nickel Nickel-chrome/ nickel-aluminium Platine-rhodium 10%/ platine Platine-rhodium 13%/ platine Platine-rhodium 30%/ platinerhodium 6% Nickel-chrome-silicium/ nickelsilicium

domaine des températures ( °C) -270 à 400 -210 à 1200 -270 à 1000 -270 à 1370 -50 à 1760 -50 à 1760 0 à 1820 -270 à 1300

Thermomètres à résistance La mesure des températures au moyen des thermomètres à résistance est liée à la mesure de la variation de la résistance électrique d’un fil métallique lorsqu’il est chauffé ou refroidi. Les principaux matériaux utilisés et les domaines de températures correspondants sont représentés dans le tableau suivant : le matériau platine 1 nickel cuivre

domaine de température ( °C) -70 à 200 220 à 500 220 0 850 -80 à 350 -40 à 180

1

les sous-domaines dépendent du type d’enveloppe utilisé (Téflon, verre, céramique) 74

Pyromètres optiques Les pyromètres optiques permettent de déterminer des températures sans contact. Le corps visé émet un rayonnement thermique qui est composé d’émissions électromagnétiques dont les longueurs d’onde se situent entre 0,1 mm et 100 mm. Ce rayonnement une fois reçu par le pyromètre, peut être absorbé, réfléchi ou transmis dans des proportions qui varient avec la nature du corps et son état de surface. Le domaine des températures couvert par les pyromètres optiques va de -30 à 3000°C. Ces appareils sont particulièrement bien adaptés au contrôle des températures d’objets en mouvement ou peu accessibles lors des mesures de températures élevées. 4- Etalonnage et vérification Les méthodes d’étalonnage ou de vérification les plus couramment employées sont présentées ci – après : 4 –1 Méthode des points fixes La méthode des points fixes, utilisée par des laboratoires spécialisés, est réservée aux instruments de référence (étalon de référence).Ces points fixes définis par l’EIT 1990, permettant d’obtenir des températures bien déterminées avec une incertitude de quelques millièmes de degré Celsius. Ils servent à étalonner les sondes thermométriques étalon, ou thermomètres d’interpolation : essentiellement des thermosondes à résistance de platine ( 25 à 0 °C). Ces thermosondes appelées sondes à longue tige, car leur longueur est d’environ 500 mm, sont plongées dans les puits de mesure du point fixe, ce qui permet de mesurer la force électromotrice correspondant à la température, et d’établir la fonction de référence, pour l’interpolation des températures intermédiaires.

75

4 –2 Méthode par comparaison La méthode par comparaison, plus couramment utilisée, consiste à comparer les indications données par un étalon de référence à celle des moyens de mesure à vérifier ou à étalonner. Ces comparaisons s’effectuent soit dans des bains liquides, soit dans des fours, selon le domaine des températures considéré et l’exactitude nécessaire. Des précautions sont à prendre pour s’assurer : -

de l’homogénéité de la température des bains ou des fours, de l’immersion correcte dans le cas des sondes à contrôler, du bon isolement électrique des jonctions dans le cas des couples thermoélectriques.

Utilisation des bains liquides

-

Selon le domaine des températures considéré, on utilise : de l’alcool ou de l’eau glycolée pour les températures inférieures à 0 °C, de l’eau pour les températures supérieures à 0 °C jusqu’à environ 90 °C, des huiles silicones pour les températures allant jusqu’à environ 200 °C ( au- dessus de ce seuil, des précautions d’utilisation doivent être observées en raison des émissions de vapeurs nocives et des risques d’inflammation).

Utilisation des fours A partir de 50 °C, on peut utiliser des fours dont la chaleur est fournie par résistance électrique. Pour améliorer l’homogénéité des températures, on a recours à des blocs métalliques (appelés blocs d’égalisation thermique) dans lesquels sont percés des canaux où sont introduites les sondes à contrôler et la sonde de référence. 76

Ces blocs sont en général en cuivre pour T < 300 °C, en alliage bronze-aluminium jusqu’à 1000 °C et en nickel pour les températures supérieures à 1350 °C.

77

METROLOGIE CHIMIQUE

L’analyse chimique joue un rôle très important dans le contrôle de la qualité, elle permet de garantir la qualité d’un produit. Elle est impliquée dans différents domaines liés à la fabrication des produits : -

Le contrôle des matières premières ; La fabrication ; Le contrôle des produits finis ; Le contrôle des rejets industriels ; La recherche et la mise au point de nouveaux produits.

La réalisation d’une analyse chimique nécessite l’utilisation de plusieurs méthodes d’analyse qui peuvent être classées en fonction des modes d’étalonnage à utiliser ou de leur raccordement aux étalons primaires. 1- Les méthodes d’analyse Les méthodes d’analyse peuvent être classées en trois catégories : les méthodes absolues, les méthodes relatives et les méthodes comparatives. a - Méthode absolue : C’est une méthode par laquelle l’échantillon est soumis uniquement à une réaction chimique. Chaque constituant de l’échantillon est isolé et dosé par une réaction chimique.

78

Le résultat est obtenu par un calcul fondé sur les lois régissant les phénomènes physiques et chimiques mises en œuvre : pesée de l’échantillon, d’un précipité, volume de réactif...etc. Elle implique d’identifier et de mesurer toute grandeur d’influence et d’évaluer l’apport de chaque grandeur mesurée à l’incertitude globale d’analyse. Généralement les méthodes absolues sont fiables, mais présentent l’inconvénient d’être très longues à mettre en œuvre. Exemples: - Gravimétrie : cette technique d’analyse, directement reliée à l’unité fondamentale « masse », ne nécessite pas d’instrumentation spécifique, les principaux éléments qui garantissent la traçabilité sont : une balance de haute résolution et des masses étalons appropriées en environnement protégé. - Titrimétrie : elle regroupe les méthodes électrométriques principalement, la potentiométrie, la compleximétrie, la pH-métrie. b - Méthode relative : Dans laquelle l’échantillon est soumis à une réaction chimique, préalablement à une méthode physique de dosage. Le principe de cette méthode consiste à comparer par interpolation l’échantillon à analyser à une gamme d’échantillons connus dans un milieu non influencé par les autres caractéristiques physiques et chimiques des échantillons. Cette méthode implique l’étalonnage des systèmes de mesure des masses et volumes et des paramètres de correction, et la connaissance de la pureté des produits de base utilisés pour préparer les échantillons connus. 79

Exemples - spectrométrie d’absorption moléculaire (IR, UV) ; - spectrométrie d’absorption atomique, le plus largement utilisée dans les laboratoires d’analyse ; - polarographie ; - spectrométrie d’émission à plasma inductif couplé. c- Méthode comparative : Le dosage est réalisé sans réaction chimique. Le principe de la méthode est basé sur la comparaison des échantillons connus et inconnus. D’autres caractéristiques physiques et chimiques des échantillons ont une influence sur le signal du système d’analyse. Il est donc nécessaire que les échantillons étalons connus et inconnus soient suffisamment semblables pour que les différences existantes aient une influence négligeable. Exemple - spectrométrie de fluorescence X : elle est utilisée dans toutes les industries travaillant sur les métaux et alliages, les produits pétroliers et dérivés. La traçabilité métrologique aux unités fondamentales est ainsi assurée, pour les deux premières méthodes, par la traçabilité des mesures de volumes, masses de réactifs, etc... Pour la troisième méthode, elle doit l’être par l’intermédiaire d’un étalon ayant le même type de matrice que les échantillons à analyser, il s’agit des matériaux de référence.

80

2- Matériaux de référence Pour les grandeurs physiques de base (longueur, masse, tension électrique....), le physicien fait appel à des références (étalons) pour assurer l’exactitude des mesures réalisées. Ces étalons sont raccordés (comparés) aux étalons primaires (sommet de la hiérarchie des mesures) par l’intermédiaire d’une chaîne ininterrompue de comparaisons, il s’agit de la chaîne d’étalonnage. Le concept d’une chaîne ininterrompue internationale pour tous les types de mesure chimique (analyse chimique), comme il en existe pour les mesures physiques n’est guère faisable en raison de très grand nombre d’entités chimiques (élémentaires, constituants) différents à mesurer. Les méthodes d’analyse sont, elles aussi, très diverses, chacune s’applique de préférence à certains types de corps. Pour assurer la validité des analyses chimiques, le chimiste analyste est amené à faire appel à des références fiables, il s’agit des matériaux de référence. Les matériaux de référence sont définis selon la norme relative au terme fondamentaux et généraux de la métrologie NM 15.0.001 comme étant « les matériaux ou substances dont une ou plusieurs propriété (s) est (sont) suffisamment bien définie (s) pour permettre de l’utiliser pour l’étalonnage d’un appareil, l’évaluation d’une méthode de mesurage ou l’attribution des valeurs aux matériaux ». Les matériaux de référence que l’on représenté par (MR) sont destinés à remplir essentiellement les deux fonctions suivantes : - étalonner (calibrer) les appareils qui mettent en œuvre des méthodes d’analyse (spectrométrie d’émission optique, fluorescence X, analyseurs de carbone et soufre, analyseurs de gaz,...) ; 81

- garantir la justesse et la fiabilité de ces méthodes analytiques. Pour remplir ces missions en toute validité, les propriétés caractéristiques des matériaux de référence doivent être établies avec une grande exactitude. Cela ne peut être atteint que si les valeurs de ces propriétés font l’objet d’une campagne d’intercomparaison des résultats entre différents laboratoires. Ces valeurs seront certifiées, et les matériaux deviennent ainsi des matériaux de référence certifiés symbolisés par (MRC). La plupart des pays industrialisés développent des matériaux de référence, chacun privilégiait ceux qui sont les plus demandés par ses activités nationales et évitant les duplications inutiles. Chaque utilisateur est donc conduit à rechercher ses matériaux de référence à l’échelle internationale. Pour faciliter la tâche aux utilisateurs des MRC, la constitution d’une banque de données internationale sur les MRC est rapidement apparue comme un outil indispensable, il s’agit de la banque de données COMAR. Cette banque fonctionne depuis 1990 et regroupe plusieurs milliers de matériaux de référence commercialisés. Ils sont classés en huit catégories dont chacune est découpée en sous-catégories : -

Les matériaux de référence ferreux : Ø MR d’intérêt général pour analyses et essais sidérurgiques (métaux purs) ; Ø aciers non alliés ; Ø aciers peu alliés ; Ø aciers très alliés ; Ø matières premières ; Ø sous-produits ; Ø fontes ; Ø alliages spéciaux ; Ø autres MR métallurgiques pour la sidérurgie ; 82

-

Les matériaux de référence non ferreux : Ø MR d’intérêt général pour analyses et essais de métallurgie des non ferreux (métaux purs) ; Ø éléments très légers (Li, Be), alcalins, alcalino-terreux ; Ø aluminium, magnésium, silicium et alliages ; Ø cuivre, zinc, plomb, etain, bosmuth et alliages ; Ø titane, vanadium et alliages ; Ø métaux précieux et alliages ; Ø terres rares ; Ø matières premières et sous-produits ; Ø autres MR pour analyses et essais des non ferreux.

-

Les matériaux de référence inorganiques : Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

-

produits et réactifs d’intérêt général (purs) ; matières premières minérales et sous-produits ; verres, réfractaires, céramiques, fibres minérales ; matériaux de construction : ciments, plâtres ; engrais ; gaz et mélanges de gaz inorganiques ; acides et bases industriels ; oxydes MR inorganiques.

Les matériaux de référence organiques : Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

MR d’intérêt général pour analyses et essais substances organiques (purs) ; produits pétroliers et dérivés de charbon ; produits de base des synthèses et grands intermrédiaires ; produits organiques courants (solvants, gaz et mélanges) ; peintures et vernis, colorants ; tensioactifs, cosmétiques ; pesticides et phytocides ; chimie fine ; autres MR pour l’analyse des substances organiques.

de

83

-

Les matériaux technologiques Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

-

référence

de

propriétés

physiques

et

MR de propriétés optiques ; MR de propriétés mécaniques ; MR de propriétés électriques et magnétiques ; MR de fréquence ; MR de radioactivité ; MR de thermodynamique ; MR de propriétés phyusico-chimiques ; autres MR de propriétés physiques et technologiques.

Les matériaux de référence biologiques et chimiques : Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

-

de

médecine générale ; chimie clinique ; pathologie et histologie ; hématologie, transfusion, transplant ; immunologie ; parasitologie ; bactériologie et mycologie ; virologie ; autres MR bilogiques et chimiques.

Les matériaux de référence pour le cadre de vie Ø Ø Ø Ø Ø Ø

environnement ; aliments ; produits de grande consommation ; agriculture (sol, plantes) ; contrôles légaux, criminologie ; autres MR pour le cadre de vie.

84

-

Les matériaux de référence pour l’industrie Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø Ø

matières premières et produits semi-finis ; bâtiments, travaux publics ; transports, communications ; électricité, électronique, informatique ; géologie, minerais ; technologiques de mesures et d’essais, instrumentation ; combustibles ; autres MR pour l’industrie.

85

86

ANNEXE 1 GLOSSAIRE DES TERMES METROLOGIQUES

TERMES

DEFINITIONS

Appareil, Instrument de mesure

Dispositif destiné à faire un mesurage seul ou en conjonction avec d’autres équipements

Ajustage

Calibrage

Opération destinée à amener un appareil de mesure à un état de fonctionnement convenant à son utilisation

Positionnement matériel des repères d’un appareil de mesure en fonction des valeurs correspondantes de la grandeur mesurée. Ne pas confondre calibrage et étalonnage ( calibration en anglais )

Calibre

Ensemble des valeurs, d’un instrument de mesure, à l’intérieur d’une étendue d’échelle, pour une position particulière de ses commandes Exemple : - 10 à + 10

Confirmation métrologique

Ensembles des opérations requises pour s’assurer de la conformité d’un équipement de mesure avec les exigences prescrites pour l’utilisation projetée

87

Correction

Valeur ajoutée algébriquement au résultat brut d’un mesurage, compense une erreur systématique présumée

Déclassement

Décision qui consiste, à confronter un moyen de mesure avec une nouvelle prescription adaptée à son utilisation lorsque celui-ci ne satisfait plus à ses exigences métrologiques d’origine

Equipement de mesure

Erreur de mesure

Etalon

Etalon national ou international

Etalon de référence

Tous les instruments de mesure, étalons, matériaux de référence, appareils auxiliaires et logiciels nécessaires à l’exécution d’une mesure Résultat du mesurage moins la valeur vraie d’une grandeur mesurée

Mesure matérialisée, appareil de mesure, matériau de référence destiné à définir, réaliser, conserver ou reproduire une ou plusieurs valeurs D’une grandeur pour les transmettre par comparaison à d’autres instruments de mesure Etalon reconnu par un accord national ou international pour servir de base nationale ou internationale à la fixation des valeurs de tous les autres étalons de la grandeur concernée

Etalon, en général de la plus haute qualité métrologique disponible en un lieu donné, duquel dérivent les mesurages effectués 88

Etalon de travail

Etalon de transfert

Etalon qui, habituellement étalonné par comparaison à un étalon de référence, est utilisé couramment pour étalonner ou contrôler des appareils de mesure

Etalon utilisé comme intermédiaire pour comparer entre eux étalons

Etalonnage

Ensembles des opérations ayant pour objet d’établir la correspondance entre la valeur de la grandeur indiquée par l’instrument, et la valeur conventionnellement vraie correspondant à la grandeur mesurée dans des conditions déterminées

Exactitude de mesure

Etroitesse de l’accord entre le résultat d’un mesurage et la valeur conventionnellement vraie

Fidélité

Aptitude d’un instrument de mesure à donner, dans des conditions d’utilisation définies, des réponses très voisines lors de l’application répétée d’un même signal d’entrée

Grandeur d’influence

Grandeur qui ne fait pas l’objet du mesurage mais qui influe sur la valeur du mesurage ou sur les indications de l’instrument de mesure

89

Incertitude de mesure

Estimation caractérisant l’étendue des valeurs dans laquelle se situe la valeur vraie d’une grandeur mesurée. L’incertitude de mesure doit être plus petite que la tolérance

Intervalle d’acceptation ou tolérance

Intervalle de mesure

Intervalle délimité par les limites d’erreurs tolérées d’un instrument de mesure Module de la différence entre les deux limites d’un calibre d’un instrument de mesure. Exemple : calibre – 10V à + 10V intervalle de mesure 20 V

Justesse

Aptitude d’un instrument de mesure à donner des indications exemptes d’erreurs

Valeurs extrêmes d’une erreur tolérées par les spécifications pour un Limites d’erreurs tolérées instrument de mesure donné. ou erreurs maximales Ces limites déterminent l’intervalle tolérées d’acceptation

Mesurage

Ensembles d’opérations ayant pour but de déterminer la valeur vraie d’une grandeur

Mesurande

Grandeur que l’on veut mesurer

Métrologie

Domaine des connaissances relatives aux mesurages

90

Non conformité

Processus de mesure

Reforme ou rebut

Non satisfaction spécifiées

aux

exigences

Totalité des informations, équipements et opérations relatifs à un mesurage donné

Désignation signifiant qu’un appareil non conforme à des exigences préétablies est inutilisable, irrécupérable et doit être détruit

Etroitesse de l’accord entre les résultats des mesurages successifs du même mesurande effectués avec l’application de la totalité des conditions suivantes : Répétabilité des mesurages

-

-

Reproductibilité des mesurages

même méthode de mesure ; même observateur ; même instrument de mesure ; même lieu ; même conditions d’utilisation ; même période de temps .

Etroitesse de l’accord entre les résultats des mesurages successifs du même mesurande, dans le cas où les mesurages individuels sont effectués en faisant varier les conditions telles que : -

-

méthode de mesure ; observateur ; instrument de mesure ; lieu ; conditions d’utilisation ; de temps . 91

Spécifications

Traçabilité

Valeur vraie

Document qui prescrit les exigences auxquelles le produit ou le service doit se conformer

Propriété d’un résultat de mesure consistant à pouvoir le relier à des étalons appropriés, généralement internationaux ou nationaux, par l’intermédiaire d’une chaîne ininterompue de comparaisons

Valeur qui caractérise une grandeur parfaitement définie, dans les conditions qui existent lorsque cette grandeur est considérée. La valeur vraie est une notion idéale et, en générale ne peut être connue exactement.

Vérification

Opérations qui permet de constater que les écarts entre les valeurs indiquées par un appareil de mesure et les valeurs connues correspondantes d’une grandeur mesurée, sont tous inférieurs aux limites d’erreurs tolérées.

92

ANNEXE 2 REFERENCES NORMATIVES 1 - Organisation de la fonction métrologique Code de la norme

Désignation

NM 15.0.001

Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie

NM 15.0.002

Principes généraux concernant les grandeurs, les unités et les symboles

NM 15.0.003

La fonction métrologique dans l’entreprise

NM 15.0.004

Constat de vérification des moyens de mesure

NM 15.0.005

Métrologie dans l’entreprise : -raccordement des résultats de mesure aux étalons

(NM ISO 10012-1) NM 15.0.006

Exigences d’assurance de la qualité des équipements de mesure

NM 15.0.007

Fiche de vie

NM 15.0.008

Modalités pratiques pour l’établissement des procédures d’étalonnage et de vérification des moyens de mesure

NM 15.0.009

Détermination de l’incertitude associée au résultat final

NM 15.0.010

Application de la statistique - Traitement des résultats de mesure - Utilisation de grandeurs de référence dans les méthodes de mesure

NM 15.0.011

Vérification des tolérances des produits Déclaration de conformité 93

NM 15.0.012

Dessins techniques - Cotation et tolérancement – Vocabulaire

NM 15.0.013

Application de la statistique - Etude de la normalité d’une distribution

NM 15.0.017

Filetages - définition des termes usuels - Termes particuliers aux filetages triangulaires, cylindriques et coniques

NM 15.0.018

Filetages - Méthodes de mesure directe

NM 15.0.019

Filetage métrique à filet triangulaire - Vérification des filetages par calibres à limites - Vérificateurs filetés du filetage extérieur

NM 15.0.020

Filetages métriques à filet triangulaire Vérification des filetages par calibres à limites – Généralités

NM 15.0.021

Filetages M et FT - Vérificateurs filetés de taraudage - Tolérances de pièces selon NF E 03051(ISO 965/1 et 2)

NM 15.0.022

Filetages métriques à filet triangulaire Vérificateurs lisses de la vis et du taraudage

NM 15.0.023

Vérification des tolérances de pièces lisses Calibres à limités - Tolérances et usure admise des calibres « FABRICATION » jusqu’à 500 mm

NM 15.0.024

Vérification des tolérances de pièces lisses Calibres à limités - Tolérances et usure admise des calibres « RECEPTION » jusqu’à 500 mm

NM 15.0.025

Traitement des résultats de mesure propagation

NM 15.0.028

Métrologie dans l’entreprise - Certificat d’étalonnage des moyens de mesure

94

NM 15.0.029

Application de la statistique - Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure Partie 1 : Principes généraux et définitions

NM 15.0.030

Partie 2 : Méthode de base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d’une méthode de mesure normalisé

NM 15.0.031

Partie 3 : Mesures intermédiaires de la fidélité d’une méthode de mesure normalisée

NM 15.0.032

Partie 4 : Méthodes de base pour la détermination de la justesse d’une méthode d’une mesure normalisée

NM 15.0.033

Partie 6 : Utilisation dans la pratique des valeurs d’exactitude

NM 15.0.035

Filetages métriques à filet triangulaires – Panorama

NM 15.0.036

Vérification des tolérances de pièces lisse Calibres à limites - Généralités, définitions, vérification, utilisation

NM 15.0.039

Etats de surfaces des produits - Profilomètres d’état de surface à contact

NM 15.0.040

Etats de surfaces des produits - Prescriptions 1° Généralités - Terminologie – Définitions

NM 15.0.042

Etats de surface des produits - Prescriptions - 3° détermination des surfaces mesurées

NM 15.0.043

Dessins techniques - Indication des états de surface

NM 15.0.045

Etats de surface - Moyens de mesure : Echantillons de comparaison viso-tactile

95

NM 15.0.053

Filetages métriques ISO pour usages généraux Tolérances - Partie 1 : Principes et données fondamentales

NM 15.0.054

Filetages métriques ISO pour usages généraux Tolérances - Partie 2 : Dimensions limites pour la boulonnerie d’usage courant – Qualité

NM 15.0.055

Cartes de contrôle de Shewhart

NM 15.0.056

Filetages de tuyauterie pour raccordement sans étanchéité dans le filet Partie 1 : Dimensions, tolérances et désignation 2 – Pesage

Code de la norme

Désignation

NM 15.2.001

Instrument de pesage à fonctionnement non automatique partie 1 : Exigences métrologiques et techniques-Essais

NM 15.2.002

instrument de pesage totaliseurs continus à fonctionnement automatique

NM 15.2.003

Trieuses pondérales de contrôle et trieuses pondérales de classement

NM 15.2.004

Doseuses pondérales à fonctionnement automatique

NM 15.2.005

Instruments de pesage à fonctionnement non automatique,- Partie 2 : Rapport d’essai de modèle

NM 15.2.025

Ponts-bascules ferroviaires à fonctionnement automatique

96

NM 15.2.026

Instruments de pesage totalisateurs discontinus à fonctionnement automatique (peseuses totalisatrices à trémie)

NM 15.2.027

Poids des classes E 1 , E2, F1, F2, M1, M2, M3

NM 15.2.028

Instruments de pesage électriques

3 – Mesure des longueurs

Code de la norme

Désignation

NM 15.1.001

Cales étalons - longueurs de 0,5 à 3000

NM 15.1.002

Comparateurs mécaniques à cadran, à tige rentrante radiale

NM 15.1.003

Comparateurs électroniques : Terminologie – définitions

NM 15.1.004

Pieds à coulisse

NM 15.1.005

Réservoirs de stockage fixes - Précipitions générales

NM 15.1.006

Camions et wagons-citernes

NM 15.1.007

Méthodes de mesurage dimensionnel Troisième partie : Ecarts de planéité

NM 15.1.008

Instruments de mesurage de longueur bagues lisses étalons

NM 15.1.009

Méthodes de mesurage dimensionnel - Première partie généralité

NM 15.1.010

Instruments de mesurage de longueur Tampons lisses étalons 97

NM 15.1.011

Instrument de mesurage de longueur-broches a bouts sphériques étalons de référence

NM 15.1.012

Méthodes de mesurage dimensionnel Deuxième partie : Ecarts de rectitude

NM 15.1.013

Méthodes de mesurage dimensionnel Quatrième partie : Ecarts de circularité

NM 15.1.014

Instruments de mesurage dimensionnel inventaire - classification - guide pour le choix d’un instrument

NM 15.1.016

Méthodes de mesurage dimensionnel Cinquième partie : Ecarts de cylindricité

NM 15.1.017

Instruments de mesurage de longueur en service - Vérification périodique et déclassement Règles générales

NM 15.1.018

Instrument de mesurage de longueur calibres à limités et étalons de travail terminologie désignation abrégée

NM 15.1.019

Instrument de pesage - Piges étalons

NM 15.1.020

Calibres options pour tampons lisses

NM 15.1.021

Calibres en acier-bagues lisses de diamètres 1,99 à 300 mm forme générale et dimension

NM 15.1.022

Calibres tampons lisses simples et doubles Diamètre de 1 mm à 100 mm forme générale et dimension (NEQ ISO 3670)

NM 15.1.023

Calibres tampons filetés simples et doubles diamètres de 1 mm à 100 mm (NEQ ISO 3670)

NM 15.1.024

Calibre en acier-bagues filetées diamètre jusqu’à 300 mm (NEQ ISO 3670) 98

NM 15.1.025

Comparateurs électroniques - Spécifications Méthodes d’essai

NM 15.1.026

Comparateurs électroniques - Comparateurs de «déplacement linéaire» - Modèle de fiche technique

NM 15.1.027

Comparateurs électroniques - Comparateurs de «déplacement linéaire» - Méthodes d’essai

NM 15.1.028

Comparateurs électroniques - Conditionneurs électroniques- Modèle de fiche technique

NM 15.1.029

Comparateurs électroniques - Capteurs de déplacement angulaire - Modèle fiche technique

NM 15.1.030

Comparateurs électroniques - Capteurs de déplacement angulaire - Spécifications Méthodes d’essai

NM 15.1.033

Instruments de mesurage de longueur jauges de profondeur à vis micrométrique au 1/100 mm

NM 15.1.034

Instrument de mesurage de longueur jauges de profondeur à coulisseau

NM 15.1.035

Instrument de mesurage de longueur micromètres d’extérieur à vis, au 1.100 et au 1/1000 de millimètre-spécifications méthodes d’essai

NM ISO 3611 (IC : 15.1.037) NM ISO 7863 (IC : 15.1.038) NM ISO 8512-1 (IC: 15.1.039)

Micromètre d’extérieur

NM ISO 8512-2 (IC: 15.1.040)

Marbres de traçage et de contrôle partie : 2 marbres en roche

Micromètre verticaux et rehausses Marbres de traçage et de contrôle partie : 1 marbres en fonte (NF E 11-10)

99

NM 15.1.042

Instrument de mesurage - Etalons pour le mesure de filetage - Cylindres et bagues à rainures 4 – Mesures électriques

Code de la norme

Désignation

NM 15.7.001

Couples thermoélectriques-partie2: Tolérences.

NM 15.7.002

Appareils de mesurage électriques-Identification de couples thermoélectriques.

NM 15.7.003

Appareils de mesurage électriques : résistances thermométriques en platine.

NM 15.7.004

Couples thermoélectriques. Partie 1 : Tables de référence 5 – La température

Code de la norme

Désignation

NM 15.6.001

Thermomètres sur tige d’usage général

NM 15.6.002

Thermomètres de laboratoire à dilatation de liquide dans une gaine de verre-Principes de conception, de construction et d’utilisation

NM15.6.003

Thermomètres industriels - Thermomètres métalliques indicateurs à tension de vapeur ou à dilatation de liquide - Caractéristiques

100

NM15.6.005

Thermomètres industriels - Thermomètres métalliques indicateurs à tension de vapeur ou à dilatation de liquide – Cadrans

NM15.6.006

Température normale de référence des mesures industrielle de longueur

NM ISO 651 15.6.007

Thermomètres sur tige pour calorimètres

NM ISO 652 15.6.008

Thermomètres protégée

NM ISO 653 15.6.009

Thermomètres de précision sur tige, type long

NM ISO 654 15.6.010

Thermomètres de précision sur tige, type court

NM ISO 655 15.6.011

Thermomètres de précision à échelle protégée , type long

NM ISO 656 15.6.012

Thermomètres de précision à échelle protégée , type court

pour

calorimètres

à

échelle

101

6 – Les matériaux de référence

Code de la norme

Désignation

NM 15.8.011

Termes et définitions utilisées en rapport avec les matériaux de référence.

NM 15.8.012

Contenu des référence.

NM 15.8.013

certificats

des

matériaux

de

Etalonnage en chimie analytique et utilisation des matériaux de référence certifiée Utilisation des matériaux de référence certifiés

NM 15.8.014 NM 15.8.015

Certification des matériaux de Principes généraux et statistiques.

référence :

102

ANNEXE 3 LA CHAINE D’ETALONNAGE Mission

Laboratoire

Activités -

Conservation et amélioration des étalons

LABORATOIRE PRIMAIRE

-

Conservation et amélioration des étalons nationaux ; Etalonnage des références des laboratoires secondaires ; Tutelle technique de la chaîne d’étalonnage

Laboratoire d’un organisme public délivrant des certificats officiels d ‘étalonnage : -

Diffusion de la métrologie

LABORATOIRE SECONDAIRE

Laboratoire d’une société ou d’un organisme dont le potentiel technique est reconnu officiellement par l’organisme national d’accréditation : -

-

Mesures et contrôles

LABORATOIRE D’ENTREPRISE

Raccordement des références des utilisateurs aux étalons nationaux.

Etalonnage des étalons de référence et des instruments de mesure ; Conseil, formation et assistance technique.

Etalonnage interne des équipements de mesure utilisés par l’entreprise

103

ANNEXE 4 LE CONTENU D’UNE PROCEDURE D’ETALONNAGE Une procédure d’étalonnage comporte générale les principaux éléments suivants :

d’une

manière

• domaine d’application (type de moyen de mesure, caractéristiques métrologiques • références (normes, recommandations, textes réglementaires). • méthode de mesure utilisée (mesure directe, mesure indirecte, mesure différentielle) • conditions d’environnements (grandeurs d’influence : température, alimentation électrique, pression atmosphérique) • moyens d’étalonnage (étalons, tout autre dispositif intervenant dans la mesure , liste des équipements et accessoires nécessaires pour effectuer l’étalonnage ou la vérification). • mode opératoire : • définition précise de la séquence des différentes opérations, • notice d’utilisation des logiciels ( si nécessaire), • précautions de manipulations. • incertitude d’étalonnage : elle est composée en deux parties : • incertitude liée à la méthode et aux moyens d’étalonnage • incertitude liée à l’instrument à étalonner (NM 15.0.009). • présentation des résultats : • mode de présentation de résultat; • établissement d’un document d’étalonnage type.

104

ANNEXE 5 LE CONTENU D’UNE FICHE DE VIE Le contenu d’une fiche de vie est défini dans la norme NM 15.0.007, les informations devant être mentionnées sont :

• nom de l’entreprise ; • identification de l’instrument (désignation, marque, numéro de série) ; • domaine d’utilisation de l’instrument et (éventuellement ) affectation ; • documents de référence (normes, spécifications internes...) ; • références aux procédures de raccordement ; • erreur maximale tolérée pour chaque domaine d’utilisation ; • périodicité de raccordement ; • date de l’intervention ; • nature de l’intervention (réception, mise en service, étalonnage, réparation...) : • résultats de l’intervention (valeurs mesurées, décision...). Le contenu de cette rubrique dépend du nombre de présentation retenu pour la fiche de vie: - soit la fiche est adaptable à tous les instruments de mesurage et, dans ce cas, sont mentionnés au minimum la nature de l’intervention et la référence au document d’étalonnage ou au résultat de l’intervention; - soit la fiche est adaptée à un type d’instrument donné et, dans ce cas, elle rassemble toutes les informations nécessaires au suivi de l’instrument. • nom de l’intervenant.

105