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Évaluation Correction Rappel Statistique L’incertitude de mesure – Le calcul. Métrologie . Le processus de mesure. demande de mesure. résultats de mesure. exploitation des résultats. Méthode. Matière. Milieu. expression du besoin. Moyen. Main d'oeuvre. processus aval.

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Presentation Transcript
m trologie
Évaluation

Correction

Rappel

Statistique

L’incertitude de mesure – Le calcul

Métrologie
slide2

Le processus de mesure

demande de mesure

résultats de mesure

exploitation des résultats

Méthode

Matière

Milieu

expression du besoin

Moyen

Main d'oeuvre

processus aval

processus de mesure

processus amont

slide3

ISO 17 025

(ex guide ISO/CEI25)

Compétences des laboratoires

ISO 57 25

Comparaisons interlaboratoires

VIM

Vocabulaire

GUM

Guide sur les incertitudes de mesure

ISO 9000

Assurance Qualité

ISO 10 012

Système de maîtrise de la mesure

Guide ISO 43

Essais d’aptitude des laboratoires

Guide ISO 30

Vocabulaire utilisé pour les matériaux de référence

NF X 07-010

Fonction métrologique dans l ’entreprise

NF EN 4500x

NF ENV 13005

Incertitudes de mesure

NF X 07-001

NF EN 45-014

certificat de conformité

ISO 14 253.1/2

Déclaration de conformité

NF X 07-011

Constat de vérification

NF X 07-013

Critères de choix entre vérification et étalonnage

NF X 07-014

Optimisation des intervalles de confirmation

NF X 07-015

Raccordement

aux étalons

NF X 07-016

Procédures

étalonnages

NF X 07-012

Certificat d ’étalonnage

NF X 07-018

Fiches

de vie

NF X 07-017

Etalonnage

des balances

Guides et recommandations COFRAC

NF X 07-019

Relations clients fournisseurs

NF X 07-028

Etalonnage

des thermométres

incertitudes

NF X 07-029

Etalonnage

des thermométres

procédure

NF X 07-0O8

Arborescence des normes et travaux sur la métrologie

NF X 07-021

Aide à la démarche pour l ’estimation et l ’utilisation des incertitudes de mesure et des résultats d ’essais

NF X 07-022

Utilisation de l’incertitude

NF X 07-025

Programme technique de vérification

NF X 07-024

Qualité des logiciels

2/2

Projet

slide4

Le pouce était jadis basé sur:

La brasse était :

Le besoin de raccorder ses mesures ...

"la longueur de la dernière articulation du pouce"

"la distance entre les extrémités des doigts majeurs lorsque les bras sont étendus"

Le yard était :

"la distance entre le bout du nez et l'extrémité des doigts lorsque le bras droit est tendu"

slide5

Le besoin de raccorder ses mesures...

La mesure de la valeur du “pied ” au 18ème siècle :

- le pied du roi de France 32.48 cm

- le pied romain 29.63 cm

- le pied bordelais 35.70 cm

- le pied de Lorraine 28.60 cm

- le pied de Vienne (Autriche) 31.50 cm

A quoi bon réaliser des mesures si c’est pour exprimer quelque chose qui n’a pas la même signification pour tout le monde ?

slide6

Principe de raccordement

Assurer la traçabilité métrologique des moyens de mesure de contrôle et d’essais, au moyen de comparaisons successives (chaîne d’étalonnage)

Chaîne d’étalonnage

Suite ininterrompue de comparaisons par niveaux successifs reliant le résultat d’une mesure à un étalon primaire

Raccordement aux étalons nationaux

slide7

CGPM

BIPM

CIPM

Organisation de la métrologieNiveau international

Niveau international

Niveau national

Brésil

INMETRO

Espagne

CEM

Royaume-

Uni

NPL

Allemagne

PTB

FRANCE

BNM

USA

NIST

Portugal

IPQ

Italie

CNR

4 laboratoires nationaux

BNM-INM

BNM-LNHB

BNM-LPRI

BNM-LNE

Laboratoires

associés

slide8

Etalon

Mesure matérialisée, appareil de mesure,

matériau de référence ou système de mesure destiné à...

... définir, réaliser, conserver ou reproduire

une unité ou une ou plusieurs valeurs d'une grandeur...

...pour servir de référence

VIM

Définition

slide9

Chaîne d’étalonnage

National

Etalon national

Etalon national

Etalon de laboratoire accrédité

Etalon de référence

Entreprise

Pilote

Etalon de référence de service ou d'usine

Service Usine

Etalon de travail

Etalon de travail

Equipement de mesure

Equipement de mesure

Résultat de mesure

Résultat de mesure

slide10

Chaîne d'étalonnage

National

Etalon national

Etalon national

COÛTS

Etalon de laboratoire accrédité

Etalon de référence

PSA

Entreprise

Etalon de référence de service ou d'usine

Etalon de travail

Etalon de travail

Equipement de mesure

Equipement de mesure

Résultat de mesure

Résultat de mesure

INCERTITUDES

slide11

Etalonnage

Ensemble des opérations établissant, dans des conditions spécifiées,

la relation entre les valeurs d'une grandeur indiquées par un appareil de mesure ou un système de mesure ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée,

et les valeurs connues correspondantes à cette grandeur réalisée par des étalons

VIM

Définition

slide12

Volts

Volts

slide13

Certificat d’étalonnage

Que doit-il comporter ?

  • L’intitulé “ certificat d’étalonnage ”
  • L’identification de l’entité chargée de l’étalonnage
  • le n° d'identification du document
  • la date d'émission
  • le nombre de pages du document et de ses annexes
  • l'identification du moyen de mesure étalonné : désignation, type, constructeur, numéro de série
  • l'identification du demandeur du certificat (nom, adresse, etc...)
  • les nom, titre et signature du responsable de l'entité chargé de l'étalonnage
  • les mentions :
    • “ La reproduction de ce certificat n’est autorisée que sous la forme d’un fac-similé photographique intégral . ”
    • “ Ce certificat est conforme au fascicule de documentation X 07-012 ”
  • les informations techniques : méthodes, équipements de mesure, conditions de mesure, résultats de mesure, incertitudes, date et lieu d ’étalonnage.
slide14

Vérification

Opération permettant de s'assurer 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 erreurs maximales tolérées

(Norme NFX 07-010)

Définition

slide15

Volts

Volts

slide16

Constat de vérification

Que doit-il comporter ?

  • L’intitulé “ constat de vérification ”
  • L’identification de l’entité chargée de la vérification
  • le n° d'identification du document
  • la date de vérification
  • l'identification du moyen de mesure étalonné : désignation, type, constructeur, numéro de série
  • l'identification du demandeur du constat (nom, adresse, etc...)
  • le nombre de pages du document et de ses annexes
  • les nom, titre et signature du responsable de l'entité chargé de la vérification

....

slide17

Constat de vérification

Que doit-il comporter ?

....

  • les mentions :
    • “ La reproduction de ce constat n’est autorisée que sous la forme d’un fac-similé photographique intégral. ”
    • “ Ce document ne peut être utilisé en lieu et place d’un certificat d’étalonnage. ”
    • “ Ce document est réalisé suivant les recommandations du fascicule de documentation X 07-011 définissant le constat de vérification. Il peut être utilisé pour démontrer le raccordement du moyen de mesure aux étalons nationaux ou internationaux, sous réserve qu’il réponde aux recommandations du fascicule de documentation X 07-015. ”
  • la référence de la procédure utilisée
  • les informations techniques : méthodes de mesure, moyens de vérification, conditions de mesure, les résultats de mesure (éventuellement), les incertitudes ou référence à un document donnant ces incertitudes.
  • le jugement : l’entité chargée de la vérification porte un jugement compte tenu des limites d’erreur tolérées et des conditions d’acceptation.
slide18

Règles de décision suite à une vérification

Equipement non conforme

Equipement conforme

Ajustage

Calibrage

Réglage

Réparation

Déclassement

Réforme

Remise en service

slide19

Règles de décision suite à une vérification

Equipement non conforme

Réparation

Maintenance confiée à des ateliers spécialisés.

Déclassement

L'équipement ne satisfait plus à ses exigences métrologiques d'origine. Il doit être confronté à une nouvelle prescription adaptée à son utilisation.

Réforme

Un équipement de mesure réformé est inapte à toute mesure. Il fait l'objet d'une destruction matérielle.

slide20

Répartition des étalonnages et des vérifications

Etalonnage

Vérification

National

Etalon national

Etalon national

Etalon de laboratoire accrédité

Etalon de référence

PSA

Entreprise

Etalon de référence de service ou d'usine

Etalon de travail

Etalon de travail

Equipement de mesure

Equipement de mesure

Résultat de mesure

Résultat de mesure

slide21

Synoptiques

Résultats

de mesure

Equipement de mesure

Etalon

à vérifier ou à étalonner

COMPARAISON

TECHNIQUE

Comparaison des résultats

à la prescription documentée

Non conforme

Conforme

Actions

Réforme

Déclassement

correctives

Constat

Certificat

de VERIFICATION

d’ETALONNAGE

ou traces écrites de la vérification

Opération

Repérage de

Repérage

d’étalonnage

vérification

Décision

Documents

Mise à jour de la fiche de vie

Mise ou remise en service

Réparation, ajustage, calibrage, réglage

slide22

Gestion des équipements de mesure

SUIVI

RECEPTION

étalonnage vérification

étalonnage vérification

étalonnage/vérification

identification

repérage

surveillance

constat de vérification certificat d’étalonnage

constat de vérification certificat d’étalonnage

fiche de suivi,

vérification allégée,

carte de contrôle,

comparaison inter laboratoires,

création fiche de vie

initialisation programme étalonnage vérification

mise à jour fiche de vie et programme

mise à jour fiche de vie et planning

slide24

Dispersion des résultats de mesure

Fréquence des résultats de mesure

Résultats de mesure

slide25

Dispersion des résultats de mesure

Fréquence des résultats de mesure

Résultats de mesure

slide26

Valeur vraie, valeur conventionnellement vraie

valeur vraie

valeur compatible avec la définition d ’une grandeur donnée (VIM)

valeur conventionnellement vraie

valeur attribuée à une grandeur particulière et reconnue, parfois par convention, comme la représentant avec une incertitude appropriée, pour un usage donné (VIM)

slide27

Erreur de mesure

La notion de valeur vraie est un concept idéal

Toute opération de mesure est inéluctablement entachée d’erreurs

Résultat de mesure = valeur vraie + erreur

slide28

Erreur de mesure

L’erreur peut se décomposer en deux types de familles :

  • les erreurs systématiques
  • les erreurs aléatoires

Résultat de mesure = valeur vraie + erreurs systématiques + erreurs aléatoires

slide29

Erreur systématique

Moyenne qui résulterait d’un nombre infini de mesurages du même mesurande, effectués dans des conditions de répétabilité, moins une valeur vraie du mesurande

VIM

Valeur vraie

Erreur systématique

Valeur

moyenne

Définition

slide30

Erreur aléatoire

Résultat d’un mesurage moins la moyenne d’un nombre infini de mesurages du même mesurande effectué dans des conditions de répétabilité

VIM

Valeur

moyenne

Valeur

mesurée

Erreur

aléatoire

Définition

slide31

Erreur systématique et aléatoire

Valeur vraie

Valeur

moyenne

Valeur

mesurée

Erreur

aléatoire

Erreur systématique

Erreur

slide32

Comment se rapprocher de la valeur vraie ?

Pour supprimer uneerreur systématique, il faut appliquerune correction sur le résultat de mesurage,

Pour diminuer la dispersion due aux erreurs aléatoires, il faut répéter les mesures et utiliser la moyenne des résultats de mesure.

slide33

Justesse et fidélité

Juste mais non fidèle

Ni juste, ni fidèle

Fidèle mais non juste

Justeet fidèle

slide34

Justesse et fidélité

Répartition des mesures

Valeur vraie

Valeur vraie

Valeur moyenne

Valeur mesurée

Valeur moyenne

Valeur vraie

Valeur vraie

Valeur moyenne

Valeur moyenne

slide35

Juste mais non fidèle

Ni juste, ni fidèle

Fidèle mais non juste

Justeet fidèle

Justesse et fidélité

Répartition des mesures

Valeur vraie

Valeur vraie

Valeur moyenne

Valeur mesurée

Valeur moyenne

Valeur vraie

Valeur vraie

Valeur moyenne

Valeur mesurée

Valeur moyenne

slide36

Répétabilité

Comment l’obtient-on?

On l’obtient par la répétition des mesures sur un même

mesurande en gardant les mêmes conditions de mesure :

  • même méthode de mesure
  • même opérateur
  • même instrument de mesure
  • même lieu
  • même condition d’utilisation
  • répétition durant une courte période de temps
slide37

Reproductibilité

Comment l’obtient-on?

On l’obtient par la répétition des mesures sur le même mesurande en faisant varier au moins une des conditions de mesure :

  • méthode de mesure (durée, nombre d’opérateurs,...)
  • instrument de mesure (résolution, étalonnage, température,...)
  • opérateur (expérience, formation, vue, pression de mesure,...)
  • étalon de référence
  • lieu
  • conditions d’utilisation (température, hygrométrie, vibration,...)
slide39

Comparaison de deux résultats de mesure

Emission polluant

véhicule 2

véhicule 1

slide40

Comparaison de deux résultats de mesure

Emission polluant

véhicule 2

véhicule 1

slide41

Comparaison de deux résultats de mesure :

Règles de décision

1

2

3

4

5

6

U1

U2

y2

y1

U2

U1

Non significativement différents

Significativement différents

slide47

Spécifications

U

U

U

U

U

U

zone de conformité garantie

zone d’incertitude

zone de non conformité garantie

U : incertitude de mesure

slide48

Aptitude d’un processus de mesure à vérifier la conformité d’une caractéristique à sa spécification.

(E 10-202)

  • Capabilité d’un processus de mesure 

Définition

slide50

Pourquoi faut-il connaître l ’ incertitude de

mesure ?

Le fait d'annoncer un résultat avec son incertitude permet de prendre les bonnes décisions notamment pour :

  • comparer des résultats de mesure entre eux,
  • s’assurer de l’adéquation du processus de mesure par rapport aux

spécifications

  • déclarer la conformité des produits aux spécifications
slide52

Démarche générale

Définition du mesurande et de l ’incertitude de mesure acceptable

par rapport au besoin

Choix des moyens/méthodes

Analyse complète du processus de mesure

Sélection des causes les plus importantes

  • retour d ’expérience
  • méthode statistique

Ordre de grandeur satisfaisant par rapport à l ’incertitude acceptable

non

oui

Expression de l ’incertitude de mesure

U = 2.uc

Méthodes et outils

Identification des causes d ’erreurs

  • diagramme cause-effet
  • méthode de l ’étendue
  • méthode globale
  • méthode PUMA
  • méthode GUM
  • méthode GUM simplifiée
  • comparaisons interlaboratoires
  • méthodes statistiques
  • méthode basée sur l’expérience

Calcul de l ’incertitude de mesure en prenant en compte les facteurs sélectionnés

slide53

Matière

Méthode

Milieu

erreurs

Moyen

Main d'oeuvre

slide54

Méthode de l ’étendue

Avantages 

Inconvénients

  • il n’est pas nécessaire d’appliquer une correction (l’erreur de justesse est comprise dans l’incertitude de mesure annoncée).
  • méthode simple d’application, pas de calcul.
  • Il est nécessaire de connaître le besoin (limites admissibles inférieures et supérieures).
  • D’un point de vue pratique, il est nécessaire de faire varier l’ensembles des facteurs retenus.
  • Cette méthode ne permet pas de connaître le poids relatif des causes d’erreurs.
  • Cette méthode donne une incertitude de mesure pénalisante
exercice m thode de l tendue
Un métrologue utilise un voltmètre.

EMT = 2 V

Il lit une tension de 218 V

Quelle est l’incertitude associée à ce résultat ?

Exercice : méthode de l’étendue
exercice m thode de l tendue56
EMT = 2V

U = 2 X 2V = 4 V

Résultat = 218 v +/- 4 V

Exercice : méthode de l’étendue
slide57

Méthode GUM « simplifiée »

Avantages 

Inconvénients

  • il faut :
  • que les facteurs retenus aient la même unité de mesure que le mesurande.
  • Cette méthode consiste à quantifier les erreurs améatoires. Il faut donc appliquer des corrections pour supprimer les erreurs systématiques, et notamment corriger l’erreur de justesse grâce à l’étalonnage ou prouver que cette erreur est négligeable.
  • méthodebasée sur le GUM
  • donne une bonne estimation de la valeur d ’incertitude
  • calculs simplifiés
  • permet de quantifier la contributionrelative de chaque cause d’erreur
slide58

Méthode GUM « simplifiée »

  • Etape 6 de la démarche générale :
  • calculer les incertitudes types uA et uB
slide59

Méthode GUM « simplifiée »

Comment calculer les incertitudes-types ?

Méthodes de type A : méthodes d’évaluation de l’incertitude par l’analyse statistique de séries d’observations

Méthodes de type B : méthodes d’évaluation de l’incertitude par des moyens autres que l’analyse statistique de séries d’observations

slide60

Méthode GUM « simplifiée »

Méthodes de type B

Ecart-type

Lois

Cas d’application

Tout type d’erreurs dépendantes d’un nombre important de paramètres, chacun étant de faible effet individuel.

A utiliser en l’absence d’informations sur les phénomènes physiques engendrant ces erreurs.

Normale

99,8%

(a = 3)

a

-a

0

Résolution d’un appareil numérique.

Instrument vérifié conforme à une classe.

Géométrie de machine.

Dérive supposée d’un étalon.

Uniforme

a

-a

0

slide61

Méthode GUM « simplifiée »

  • calculer l ’incertitude type composée uc
  • calculer l ’incertitude élargie U
  • Etape 6 de la démarche générale :
  • calculer les incertitudes types uA et uB
exercice 1 m thode gum simplifi
Thermomètre étalonné

Ej = 0.3 °C

Ue = 0.2 °C (k=2)

Résolution = 0.1 °C

5 mesures (moyenne : 25,1 °C, s =0.1 °C)

Evaluez, l’incertitude de mesure élargie avec la méthode du GUM simplifié (parametre : répétabilité, quantification, incertitude d’étalonnage)

Inscrire le résultat de mesure tel qu’il doit être inscrit sur le rapport de mesure

Exercice 1 : méthode GUM simplifié
exercice 2 m thode gum simplifi
Un métrologue effectue une mesure de diamètre en utilisant un pied à coulisse étalonné.(capacité : 150 mm, résolution 0.02 mm)

Le certificat d'étalonnage indique :

une erreur de justesse ej = 0.02 mm

une incertitude d'étalonnage de 0.01 mm.(avec un facteur d'élargissement k = 2)

Le métrologue réalise 5 mesures :

  Moyenne : 32.22 mm

Écart type des 5 valeurs = 0.05 mm

1 – Estimez l'incertitude de mesure associée à la moyenne du résultat en utilisant la méthode du GUM simplifié (détaillez chaque incertitude type)

2 – Indiquez le résultat de mesure obtenu tel qu'il doit être inscrit sur le rapport de mesure.

Exercice 2 : méthode GUM simplifié
slide66

Méthode PUMA

Avantages 

Inconvénients

  • méthode reconnue internationalement.
  • elle permet :
  • d’optimiser l’incertitude de mesure en fonction de l’incertitude de mesure visée
  • de quantifier la contribution relative de chaque cause d’erreur
  • méthode orientée dimensionnel.
  • le processus de mesure doit être maîtrisé
slide67

Méthode PUMA

  • calculer l ’incertitude type composée uc
  • Avec
  • uc : incertitude composée
  • uEMT : incertitude type liée aux erreurs maximales tolérées
  • uB : incertitude de type B
  • calculer l ’incertitude élargie U

Etape 6 de la démarche générale :

exercice m thode puma
Un professionnel de maintenance effectue une mesure de surveillance dans une armoire électrique dont la tension préconisée est : 220 V  10 V.

Il utilise un voltmètre vérifié selon les spécifications : EMT =  2 V, la résolution est de 0.5 V. La voltmètre indique une valeur de 222 V.

1 – La tension dans l'armoire est elle conforme ? pourquoi ?

2 – Estimez l'incertitude de mesure obtenue en utilisant la méthode de l'étendue.

Exercice : Méthode PUMA
slide70

Expression d’un résultat de mesure

Incertitude

de mesure

Y = y  U (SI)

Unité

Valeur

mesurée

Résultat

d'un mesurage

Plage

d'incertitude