Directeur de la Métrologie

1. Métrologie des pressions appliquée Métrologie des pressions appliquée Formateur ZABO DEZA EMMANUEL Géophysicien - Métrologue - Qualiticien LANEMA Plan 1 Métrologie des pressions appliquée - Master

2. Présentations Présentation des auditeurs Expressions des attentes Objectifs de la formation A l’issue de la formation, l’auditeur doit : Savoir utiliser un étalon de travail de pression  Savoir réaliser l’étalonnage d’un instrument de mesure de pression  Mettre en pratique une procédure d’étalonnage et de vérification d’un instrument de mesure de pression  Métrologie des pressions appliquée - Master 2

3. Sommaire Partie 1 – Généralités sur l’étalonnage des instruments de mesure de la pression Partie 2 – Opérations métrologiques sur un instrument de mesure de la pression N.B: Nous ne nous attarderons pas à présenter en détail les instruments de mesure de pression ni à définir les termes métrologiques utiles. Métrologie des pressions appliquée - Master 3

4. Partie 1 Partie 1 Généralités sur l’étalonnage des Généralités sur l’étalonnage des instruments de mesure de la pression instruments de mesure de la pression 4 Métrologie des pressions appliquée - Master

5. Sommaire Partie 1 – Généralités sur l’étalonnage des instruments de mesure de la pression 1. Instruments de mesure de la pression 2. Défauts des instruments de mesure de pression 3. Pourquoi étalonne-t-on un instrument de mesure de la pression? 4. Caractéristiques d’un laboratoire de pression 5. Étalons de pression 6. Générateurs ou comparateurs de pression 7. Calibrateurs de pression 8. Chaîne d’étalonnage en pression 9. Normes en métrologie des pressions Métrologie des pressions appliquée - Master 5

6. 1. Instruments de mesure de la pression Il existe plusieurs types d’instruments de mesure de la pression. Ils servent à déterminer des pressions hydrostatiques et dynamiques de fluides contenus ou circulant dans divers contenants, tuyauteries ou en atmosphère libre. Les tableaux ci-après présentent quelques un de ces instruments que l’on rencontre dans les différents secteurs d’activités. Nous présentons succinctement les avantages et applications à titre mnémotechnique. Manomètre en U Capteur de pression capacitif Capteurs de pression piézorésistifs Manomètre à tube de Bourdon Métrologie des pressions appliquée - Master 6

7. 1. Instruments de mesure de la pression Famille Désignation Plage de mesure 0 à 400 Pa 0-80 mmH2O Gammes de très basses pressions Technologie Pression Avantages Inconvénients Application  A colonne de liquide  Affichage analogique  Absolue  Relative  Différentielle  Bonne sensibilité pour  faible  entretien facile  changer le liquide manométrique ‒ Réponse lente pour  élevée ‒ Réponse lente aux variations brutales du mesurande (U) ‒ Erreur de lecture comptabilisée 2 fois (U) ‒ Problème de capillarité ‒ Encombrant et fragile. ‒ Sensibles à la température et aux vibrations. ‒ Être parfaitement calibrés. ‒ Qualité du liquide manométrique cause d’erreurs. ‒ Non approprié en régulation industrielle. Colonne de liquide inclinée mesurer les faibles variations de pression, dépression ou pression différentielle d'air ou de gaz (industrie, climatisation, salle blanche) Etalons en laboratoires  A colonne de mercure pour les fortes pressions  A colonne d’eau pour les faibles pressions.  Affichage analogique  Relative  Différentielle  indifférents au type de gaz à tester (U)  courbe de réponse linéaire sur une plage de pression très étendue. (U)  Bonne précision, on peut dépasser 0,1 %.  Bonne stabilité.  Construction simple et peu coûteuse  Une seule lecture Tube en U Quelques centaines de Pa à 106Pa Manomètres Hydrostatique s  A colonne de liquide  Affichage analogique  A colonne de liquide  Affichage analogique  Relative  Différentielle  Relative  Différentielle Avec réservoir  Une seule lecture  Plus grande exactitude que le tube en U Avec réservoir et tube inclinée Mesures des très faibles pressions Baromètre de Torricelli ‒ A colonne de mercure ‒ Atmosphérique Métrologie des pressions appliquée - Master 7

8. 1. Instruments de mesure de la pression Ces instruments de mesure sont munis d’un corps qui se déforme sous l’action de la pression. Cette déformation est ensuite amplifiée mécaniquement. Famille Désignation Plage de Technologie Pression Avantages Inconvénients Application mesure 0,6 bar à 4000 bar de 0 à 109Pa  Forme en arc  Forme hélicoïdale  Affichage analogique  Relative  Absolue  Différentielle  Précision de 0,02 à 0,2 %  domaine d’emploi  Robuste  Aisé à raccorder à l’installation  Lecture facile  Faible coût  Bonne linéarité  Bonne résistance à la surpression  Ensemble compact  Résistant aux vibrations et aux chocs  moins sensibles aux vibrations  Ne permet pas de mesurer les phénomènes rapides et évolutifs de pression  Sensible aux vibrations à tube de Bourdon Gaz ou liquide faiblement visqueux  Capsules manométriques empilées  Affichage analogique  Relative  Absolue  Différentielle à soufflet 0 ... 1000 mbar Liquide et gaz Manomètres à déformation de solide  Erreur d'affichage due aux effets de température plus élevée  Susceptible aux chocs et aux vibrations  Une membrane comme paroi de la chambre de pression  Affichage analogique  2 membranes accolées et soudées  Affichage analogique  Relative  Absolue  Différentielle de 0 à 109Pa Membrane Gaz ou liquide  Relative  Absolue  Différentielle  Dispositif permettant la libre dilatation des membranes, réduisant ainsi considérablement l'influence de la température de 0 à 5x105 Pa Capsule Gaz ou liquide faiblement visqueux Métrologie des pressions appliquée - Master 8

9. 1. Instruments de mesure de la pression Les capteurs de pression sont munis d’un corps qui se déforme sous l’action de la pression. Cette déformation est ensuite amplifiée électriquement. Ils délivrent des signaux électriques par l’intermédiaire d’une résistance, d’une capacité ou d’une inductance. Famille Désignation Jauges extensiométriques Plage de mesure de 0 à 109Pa 0 à 350 bar Technologie  Variation de résistance Pression  Relative  Absolue  Différentielle Avantages  faibles pressions positives ou négatives  Précision élevée  Faible inertie , peu sensible aux vibrations  Nettoyage facile  Bonne linéarité et hystérésis (entre ±0,2% EM et ± 0,5%EM)  Excellente stabilité  Réalisation de capteurs miniatures  Signal de sortie élévé Inconvénients  Fluage de colles  Faiblesse du signal de sortie Application Adapté aux mesures des pressions dynamiques et transitoires.  Variation de résistance  Relative  Absolue  Différentielle  Incompatibles avec les fluides corrosifs ou conducteurs Jauges sémi- conductrices de 0 à 109Pa Capteurs de pression  Variation d’inductance  Relative  Absolue  Différentielle  Bonne résolution  Faible hystérésis  Très bonne résolution  Signale de sortie élevée  Sensibles aux chocs et aux vibrations à membrane (transfo. différentiel) Mesure de basses pressions de gaz  Variation de capacité  Relative  Absolue  Différentielle  Bonne résolution  Faible masse  peu sensibles aux accélérations  Sensibilité à la température  sortie haute impédance De 5x10-3à 1x104 Pa À membrane (à effet capacitif) Mesure de basses pressions (huile et gaz) Métrologie des pressions appliquée - Master 9

10. 1. Instruments de mesure de la pression L’étendue de mesure des instruments de mesure de pression. Métrologie des pressions appliquée - Master 10

11. 1. Instruments de mesure de la pression Métrologie des pressions appliquée - Master 11

12. 1. Instruments de mesure de la pression Quelques mécanismes Capteur à effet de Hall Tube Bourdon à quartz, spiral, hélicoïdal Métrologie des pressions appliquée - Master 12

13. 1. Instruments de mesure de la pression Quelques mécanismes Capteurs-transmetteurs de pression à quartz La pression à mesurer est appliquée à un résonateur mécanique dont la fréquence est fonction de la contrainte. Le résonateur est taillé dans un monocristal en quartz dont on utilise l’effet piézoélectrique pour assurer la mise en vibration. À partir des informations pression et température interne du capteur (mesurée avec une sonde résistive) on accède à la pression exacte en appliquant un modèle polynomial dont les coefficients, spécifiques à chaque capteur, sont stockés dans une mémoire interne. Le levier est actionné par la pression qui fait varier la hauteur du levier, ce qui fait varier la pression sur le quartz et génère ainsi une tension électrique. Capteur à quartz haute pression, 200 bars, pour hautes fréquences Spécifications Plage de mesure bar 0...200 Surcharge bar 350.0 Sensibilité pC/bar 5.5 Fréquence propre kHz .. Métrologie des pressions appliquée - Master 13

14. 1. Instruments de mesure de la pression Quelques mécanismes Le manganin est un alliage ternaire de composition variable dont les composants sont : 10 à 15 % de manganèse 2 à 6 % de nickel K étant une constante qui dépend des matériaux considérés. C'est ainsi que l'on trouve, environ : K = 2 pour le constantan, le nickel-chrome K = 3,2 pour l'invar (isoelastic) K = 0,5 pour le manganin Jauge au manganin Métrologie des pressions appliquée - Master 14

15. 1. Instruments de mesure de la pression Quelques mécanismes Manomètre Numérique à Piston (MNP) La pression à mesurer vient s’appliquer sur la section de l’ensemble, dont la force résultante est mesurée à l’aide d’un dynamomètre numérique tel que ceux qui équipent certaines balances de pesée. Métrologie des pressions appliquée - Master 15

16. 2. Défauts d’un instrument de mesure de la pression Les manomètres et capteurs de pression ont un certains nombre de défauts dus à la technologie de fabrication. Ces défauts sont des facteurs d’influence sur la qualité des résultats de mesure. Ils induisent des erreurs de: - Justesse ou d’indication - Répétabilité (fidélité) - Hystérésis - Non-linéarité - Dérive - Zéro - Echelle Métrologie des pressions appliquée - Master 16

17. 3. Pourquoi étalonne-t-on un instrument de mesure de pression? Il existe des facteurs d’influence sur les IM qui déterminent la qualité des résultats fournis par ceux-ci. Il induisent des erreurs. La qualité des fluides et des conditions ambiantes peuvent avoir des effets sur la durabilité et la fiabilité des IM. Les appareils de pression de process fournissent les mesures essentielles aux systèmes de contrôle des usines de transformation. Les performances des instruments de pression de process sont souvent cruciales pour optimiser l'exploitation de l'usine ou le bon fonctionnement de ses systèmes de sécurité. Les instruments de pression de process sont souvent installés dans des environnements de fonctionnement difficiles, susceptibles de causer à terme des variations en matière de performance. Les IM peuvent être victimes d’incidents tels que les chutes ou surcharges. Les manomètres métalliques (Type Bourdon), en raison de leur sensibilité aux grandeurs qui influent sur l'élasticité des matériaux, doivent être périodiquement étalonnés par l'utilisateur, en particulier chaque fois qu'ils ont eu à subir des contraintes anormales: surpression, choc thermique, etc. ... Des vérifications, une maintenance et des étalonnages réguliers sont nécessaires pour que ces appareils fonctionnent conformément à leurs spécifications. Aussi, est-il nécessaire d’effectuer des contrôles métrologiques à intervalles spécifiés pour s’assurer du maintient ou non des caractéristiques métrologiques de l’IM en rapport avec le besoin de mesurage attendu. Métrologie des pressions appliquée - Master 17

18. 4. Caractéristiques d’un laboratoire de pression La conception d’un laboratoire de pression à pour but de maîtriser les facteurs d’influence en fonction du niveau d’incertitudes à atteindre. Évidemment les conditions dans un Institut National de Métrologie (INM) ne seront pas les mêmes que dans un laboratoire d’entreprise. A moins qu’elle soit une entreprise de haute technologie. Les différents éléments à prendre en compte sont énumérés dans le tableau ci-dessous: Rubriques Plan du laboratoire Exigences Prendre en compte :  la surface : nombre de postes de travail, nombre d’opérateurs, encombrement des bancs d’étalonnage  la surface de stockage des IM en attente d’étalonnage ou d’expédition  l’orientation du laboratoire ; éviter le rayonnement solaire  l’organisation du travail doit permettre d’éviter la confusion entre les IM en attente et ceux déjà étalonnés Salle thermiquement isolée Température à 23 °C ± 1 °C Hygrométrie à 55% ± 10% RH     Climatisation Métrologie des pressions appliquée - Master 18

19. 4. Caractéristiques d’un laboratoire de pression Rubriques Exigences  Poste de travail Le nombre de poste tient compte des différents bancs d’étalonnage à mettre en œuvre en fonction des types d’IM à traiter (Ex : laboratoire du CREFSEM a 3 postes en laboratoire et 2 équipements qui peuvent être utilisés sur site) Disposer de circuit ondulé pour les bancs à fonctionnement automatique Eviter les perturbations électromagnétiques   Alimentation électrique   Réseau pneumatique Disposer d’un réseau d’Azote comprimé pour les bancs d’étalonnage pneumatique Les bouteilles et éventuellement le surpresseur doivent être dans un abri extérieur au laboratoire  Réseau informatique Disposer d’un réseau informatique et d’un serveur pour la sauvegarde des données Métrologie des pressions appliquée - Master 19

20. 5. Étalons de pression Le choix des étalons dépend du niveau d’incertitude à atteindre qui à son tour dépend du besoin de l’utilisateur final. L’étalon à utilisé doit avoir une exactitude 4 fois meilleure que l’instrument de mesure à étalonner. Etalon de référence Plus haute qualité métrologique disponible Étalon dont dérivent les mesurages qui y sont faits Raccordement aux étalons nationaux Etalons de transfert Utilisé comme intermédiaire pour comparer entre eux des étalons Etalons de travail Indicateur de pression     Fonction           Opérationnel à tout moment Fiable Environnement protégé Manipulé par des spécialistes Fiable (rapidité d'intervention) Réponse rapide Lecture directe Fiabilité Procédures simples Utilisation       Stabilité à long terme Robustesse Stabilité à moyen terme Peu sensible à l'environnement extérieur Léger et facile de mise en œuvre Étendue de mesure Adéquation de l'incertitude Intégration dans un environnement spécifique Caractéristiques   Métrologie des pressions appliquée - Master 20

21. 5. Étalons de pression Nous présentons ici quelques exemples d’étalons de référence, de transfert et de travail. Le principe de la balance de pression est d’équilibrer la force engendrée par la pression P appliquée sur la section S d’un ensemble piston-cylindre par la force due au champ local de la pesanteur agissant sur la masse M : Métrologie des pressions appliquée - Master 21

22. 5. Étalons de pression Nous présentons ici quelques exemples d’étalons de référence, de transfert et de travail. Balance manométrique différentielle étalon primaire Les meilleurs modèles permettent aujourd’hui de réaliser des mesures avec une incertitude inférieure à 1.10-5et des reproductibilités meilleures que 1.10-6 Métrologie des pressions appliquée - Master 22

23. 6. Générateurs ou comparateurs de pression Il existe des comparateurs de tout format, des plus simples au plus sophistiqué. Les pompes à mains pneumatiques associées à des manomètres étalons Pouvant couvrir une gamme jusqu'à 40 bar mais aussi créer une dépression jusqu'à -0,95 mbar. Métrologie des pressions appliquée - Master 23

24. 6. Générateurs ou comparateurs de pression Les pompes à mains hydrauliques associées à des manomètres étalons Cette pompe manuelle permet d'atteindre aisément des pressions jusqu'à 700 bar. Le fluide utilisé peut être soit de l'huile soit de l'eau (volume de réservoir environ 100 cm3). Une valve de réglage permet d'ajuster finement la pression. La valve de purge relâche la pression générée. Métrologie des pressions appliquée - Master 24

25. 6. Générateurs ou comparateurs de pression Des comparateurs pneumatiques et hydrauliques associés à des manomètres de référence Métrologie des pressions appliquée - Master 25

26. 6. Générateurs ou comparateurs de pression Des comparateurs pneumatiques et hydrauliques associés à des manomètres de référence 0 - 700 bar 0 - 7000 bar 0 - 2000 bar Métrologie des pressions appliquée - Master 26

27. 7. Calibrateurs de pression Ils permettent d’étalonner des transmetteurs et de simuler des signaux électriques. Ils ont des pompes manuelles extérieures ou électriques intégrées. Métrologie des pressions appliquée - Master 27

28. 8. Chaîne d’étalonnage en pression Que ce soit dans un laboratoire interne ou un Institut national de métrologie il est convenable de constituer une chaîne d’étalonnage. Elle tiendra compte du niveau d’incertitude de mesure des instruments de pression utilisés dans ce lieu. Balance de pression Capteurs quartz Manomètre Numérique à Piston Capteurs de pression à jauges de contrainte Manomètres métalliques Métrologie des pressions appliquée - Master 28

29. 9. Normes en métrologie des pressions Le tableau ci-dessous indique une liste non exhaustive des normes utilisées en métrologie des pressions. Il existe également des guides techniques de EURAMET et des organismes d’accréditation tel que le COFRAC. N° Référence Edition Intitulé METROLOGIE DE LA PRESSION Valeur de la pesanteur terrestre. Manomètres – Vocabulaire Guide de choix des instruments de mesure de pression Estimation des incertitudes sur les mesures de pression 1NF X02-011 2NF EN 472 3BNAE RM Aéro 802-01 4BNAE RM Aéro 802-02 Novembre 1974 Décembre 1994 Janvier 1989 Novembre 1997 5BNAE RM Aéro 802-21 Mars 1991 Étalonnage et utilisation des balances manométriques – Balances à application de masses 6BNAE RM Aéro 802-22 Mars 1992 Étalonnage et utilisation des balances manométriques – Manomètres numériques à piston 7BNAE RM Aéro 802-42 Février 1995 Générateurs et générateurs-mesureurs de pression Procédure d'étalonnage et de vérification périodique sur site d'une chaîne de mesurage des pressions Manomètres - Appareils de contrôle de la pression et/ou de gonflage des pneumatiques des véhicules automobiles Manomètres -Partie 1 : Manomètres à tube de Bourdon - Dimensions, métrologie, prescriptions et essais 8BNAE RM.Aéro 802 11 Avril 1982 9NF EN 12645 Février 1999 10NF EN 837-1 Avril 1997 11NF EN 837-2 Mai 1997 Manomètres - Partie 2 : Recommandations sur le choix et l'installation des manomètres Manomètres - Partie 3 : Manomètres à membrane et manomètres à capsule - Dimensions, métrologie, prescriptions et essais 12NF EN 837-3 Avril 1997 Métrologie des pressions appliquée - Master 29

30. Partie 2 Partie 2 Opérations métrologiques sur un Opérations métrologiques sur un instrument de mesure de la pression instrument de mesure de la pression 30 Métrologie des pressions appliquée - Master

31. Sommaire Partie 2 – Opérations métrologiques sur un instrument de mesure de la pression 1. Gestion des moyens de traçabilité 2. Eléments essentielles d’une procédure d’étalonnage 3. Normes de métrologie générale utiles 4. Précautions à prendre pour l’ étalonnage 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression 6. Évaluation des incertitudes d’étalonnage 7. Vérification d’un instrument de mesure de pression 8. Documents d’opérations métrologiques 9. Travaux Pratiques des groupes Métrologie des pressions appliquée - Master 31

32. 1. Gestion des moyens de traçabilité Pour une meilleure gestion des étalons qui permettent d’assurer la traçabilité des moyens de mesure il convient de: - Elaborer des documents qualité appliqués à la métrologie - Ranger correctement les étalons et matériels de travail sur chaque poste - Disposer des notices des équipements - Lire soigneusement et attentivement les notices des étalons - Dresser la liste complète des équipements de mesure - Appliquer les instructions et consignes du fabricant - Appliquer les principes et règles de la fonction métrologie - Assurer le raccordement régulier des étalons - Réaliser une maintenance préventive de 1erniveau conformément à la notice Métrologie des pressions appliquée - Master 32

33. 1. Gestion des moyens de traçabilité LES DOCUMENTS QUALITÉ DE LA MÉTROLOGIE LES NORMES DE GESTION DE LA METROLOGIE Indique toutes les dispositions et principes mis en place pour la maîtrise des instruments et processus de mesure PG   Décrivent les règles de gestion de points particuliers (ex. l’utilisation des appareils, l’identification etc…) Instructions de Travail Procédures Techniques   Indiquent comment étalonner ou vérifier chaque type d’instrument (Masse – Force – Électricité – Température – Pression – Chimique ..)   Ce sont les différents enregistrements - Fiche de vie - Étiquette - Relevés de mesures - Certificat d’étalonnage - Constat de vérification - Liste - programme de raccordement Documents d’Intervention  

34. 1. Gestion des moyens de traçabilité L’inventaire des instruments de mesure en pression doit comptenir au moins les informations suivantes: 1. N° d’identification 2. Désignation 3. Constructeur/Fabricant 4. Modèle 5. Le N° de série 6. Type 7. La localisation 8. L’utilisation 9. Le responsable 10. La résolution 11. La gamme/Plage de mesure 12. La classe de précision Codification UDP/BAL/001 UDP/BAL/002 Désignation Plage 300 bar 1250 bar Constructeur Bourdon Sedeme Bourdon Sedeme Type BL 2H CP 2H N°série 416 567 Utilisation Etalon Etalon N° CE P1026 P1028 Date détalonnage 06/08/2013 05/02/2013 Balance manométrique à huile Balance manométrique à huile Métrologie des pressions appliquée - Master 34

35. 2. Eléments essentielles d’une procédure d’étalonnage Une procédure technique d’étalonnage obéit à des règles de rédaction contenu dans le Fascicule de documentation FD X07-016 « Métrologie dans l'entreprise - Modalités pour l'établissement des procédures d'étalonnage et de vérification des moyens de mesure ». Les rubriques de la procédure sont les suivants. Titre de la procédure 1. Domaine d’application 2. Références 3. Méthode de mesure utilisée 4. Conditions d’environnement 5. Moyens d’étalonnage 6. Programme d’étalonnage (vérification) 7. Opérations préliminaires 8. Mode opératoire 9. Traitement des résultats bruts 10. Détermination des incertitudes 11. Présentation des résultats Titre de l’instruction 1. Objet 2. Domaine d’application 3. Mode opératoire Voir annexe 1 Métrologie des pressions appliquée - Master 35

36. 3. Normes de métrologie générale utiles Le tableau ci-dessous indique une liste de normes utiles pour la gestion générale d’un laboratoire de métrologie quelque soit la grandeur. Il est utile de s’en procurer pour présenter tous les documents de façon cohérente et métrologiquement compréhensible. N° Référence Edition Intitulé METROLOGIE GENERALE 1X07-011 Décembre 1994 Métrologie - Essais - Métrologie dans l'entreprise - Constat de vérification des moyens de mesure 2FD X07-012 Novembre 1995 Métrologie - Métrologie dans l'entreprise - Certificat d'étalonnage des moyens de mesure. Métrologie - Métrologie dans l'entreprise - Critères de choix entre vérification et étalonnage, utilisation et conservation des résultats de mesure. Métrologie - Optimisation des intervalles de confirmation métrologique des équipements de mesure 3FD X07-013 Décembre 1996 4FD X07-014 Novembre 2006 5FD X07-015 Août 2007 Métrologie - Raccordement des résultats de mesure au Système International d'unités (SI) Métrologie dans l'entreprise - Modalités pour l'établissement des procédures d'étalonnage et de vérification des moyens de mesure Métrologie - Métrologie dans l'entreprise - Fiche de vie des équipements de mesure, de contrôle et d'essai. Métrologie - Relations clients/fournisseurs en métrologie Normes fondamentales - Métrologie et applications de la statistique - Aide à la démarche pour l'estimation et l'utilisation de l'incertitude des mesures et des résultats d'essais Métrologie et applications de la statistique - Utilisation des incertitudes de mesures : présentation de quelques cas et pratiques usuelles 6FD X07-016 Décembre 1993 7FD X07-018 Décembre 1997 8FD X07-019 Décembre 2000 9FD X07-021 Octobre 1999 10FD X07-022 Décembre 2004 Métrologie des pressions appliquée - Master 36

37. 4. Précautions à prendre pour l’étalonnage - - - - - - Faire attention au fluide d’étalonnage (Azote, huile, eau) Avoir les caractéristiques techniques sur le fluide en particulier la viscosité Identifier le fluide contenu dans l'instrument à étalonner Décontaminer les instruments avant de faire l’étalonnage ou le placer sur un séparateur Tenir compte de l’étendue de mesure des instruments à étalonner Avant tout étalonnage, il faut vérifier si les conditions d’environnement sont remplies auquel cas reporter les opérations jusqu’à ce quelles soient remplies. Isoler l'instrument de certaines contraintes Vérifier le bon fonctionnement Préparer des procédures d'utilisation et les documents de travail (relevés de mesure, feuille de calcul, CE et CV) Noter l’identification et le marquage Vérifier la qualité du fluide de service pendant l'utilisation. Si le fluide se décolore, devient trouble ou des particules apparaissent dans le réservoir, le système doit être vidangé et rincé avec un liquide propre. - - - - - Métrologie des pressions appliquée - Master 37

38. 4. Précautions à prendre pour l’étalonnage Réaliser un bon montage pour: - Effectuer de bonnes mesures - Maintenir les caractéristiques métrologiques - Assurer la sécurité des personnes et des instruments Bien transférer la pression - Position des purges - Bautes pour les pressions d'huile - Basses pour les pressions de gaz - Risques de bouchon - Gouttes d'huile en pression de gaz Éviter les mélanges d'huile Utiliser des séparateurs le cas échéant Étanchéité des circuits – réaliser un test de fuite Mesurer la différence de hauteur entre l’étalon et l’IM Lors de la mesure, il est recommandé de tapoter légèrement le cadran du manomètre afin de vérifier que le frottement solide n'a pas bloqué l'aiguille dans une mauvaise position. - - - - - - - Métrologie des pressions appliquée - Master 38

39. 4. Précautions à prendre pour l’étalonnage - Vérifier les instruments associés - Chaîne de mesure associée - Alimentation électrique (capteurs 4 fils) • Stabilité: intervient comme grandeur principale • Mesure: étalonnage, montage électrique Noter les conditions ambiantes - Température - Pression atmosphérique - Humidité relative Faire des Test d'étanchéité du générateur de pression - à pression maximale - en arrêtant le système de régulation Protection contre les surpressions Transport  Respecter les préconisations du constructeur  Transport par ses propres soins chaque fois que cela est possible  Utiliser l'emballage d'origine  Démonter le piston pour les balances  Respecter la position si nécessaire - - - Métrologie des pressions appliquée - Master 39

40. 4. Précautions à prendre pour l’étalonnage Le séparateur tous fluides à plusieurs intérêts :  isoler votre appareil à étalonner et ainsi de ne pas contaminer votre banc d’étalonnage.  éviter la vidange et le nettoyage de votre appareil à étalonner si celui-ci utilise un fluide différent de votre banc d’étalonnage. Données techniques : utilisation jusqu’à 800 bars les poches de séparation résistent à la plupart des fluides corrosifs •Pression: •Min: 0 bar (0 psi) •Max: 800 bar (11603.02 psi) Métrologie des pressions appliquée - Master 40

41. 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression  Acclimater les IM dans la salle d’étalonnage au moins 24 h avant l’étalonnage  Pour les capteurs de pression qui délivre des grandeurs électriques il est convenable d’étalonner toute la chaîne de mesure.  On pourrait aussi faire l’étalonnage élément par élément de la chaîne de mesure de façon indépendante.  L’étalonnage se fait à pression croissante et à pression décroissante Métrologie des pressions appliquée - Master 41

42. 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression Définition des conditions de l'étalonnage  L’effet de la température  La différence de niveau entre l’étalon et l’IM  La dérive dans le temps  La tension d’alimentation (pour les capteurs)  Les fuites  Le couple de serrage en appliquant la valeur indiquée par le constructeur  Éviter les chocs et vibrations  L’hygrométrie (inf. à 60%) Choisir la séquence d’étalonnage/ vérification appropriée pour la classe du manomètre. Métrologie des pressions appliquée - Master 42

43. 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression Le nombre de points d´essai doit être réparti de façon uniforme sur la totalité de l´échelle de la manière suivante : Classe des manomètres Séquence d’étalonnage Nombre de points de mesure (y compris le zéro) Nombre de montée en charge maximale Temps de lecture Temps de d’attente à la limite supérieure minutes 2 2 2 Nombre de séries de mesure descente montée/descente secondes 30 30 30 Montée < 0,1 0,1 ... 0,6 > 0,6 2 1 1 A B C 11 11 6 3 2 1 2 2 (*) 1 incertitude d'étalonnage < 0,05 % de l’étendue de mesure (EM) : réaliser au minimum 3 cycles montée-descente de 11 points de pression Exemple d’étalonnage d'un manomètre numérique en pression absolue suivant une prestation de 3 cycles montée-descente de 11 points de pression Métrologie des pressions appliquée - Master 43

44. 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression Incertitude d'étalonnage ≥ 0,2% de l’étendue de mesure (EM) : réaliser au minimum 1 cycle montée-descente de 6 points de pression et évaluer la répétabilité sur 1 point de pression répété 3 fois. • 0,2% de l’étendue de mesure (EM) > incertitude d'étalonnage ≥ 0,05%.(EM) : réaliser au minimum 1 cycle montée- descente de 11 points de pression et évaluer la répétabilité sur au moins 3 points de pression (par exemple à 20, 50 et 80 % de l’étendue de mesure (EM)) à la montée répétés 3 fois • Exemple d’étalonnage d'un manomètre métallique en pression absolue suivant une prestation d’un cycle montée-descente de 6 points de pression, suivi de deux mises à la pression au point considéré pour déterminer la répétabilité Métrologie des pressions appliquée - Master 44

45. 5. Étalonnage d’un instrument de mesure de pression Manomètre analogique Transmetteur (*) Après la seconde montée il faut faire directement le zéro. déterminer la valeur des points de mesure par pas de 10 % de la pleine échelle Déterminer la valeur des points de contrôle en prenant 20% de la pleine échelle (20%Pe) pour les manomètres de classe > 0,6. Pour la détermination de la valeur des points de contrôle, les manomètres précision prendre 1/20 ème de la pleine échelle (Pe) arrondir toutes ces valeurs à des nombres multiples de 5 les plus proches arrondir la valeur des points de contrôle à une valeur supérieure pour faciliter les choix des masses marquées. (*)Après la seconde montée il faut faire directement le zéro. déterminer la valeur des points de mesure par pas de 10 % de la pleine échelle Déterminer la valeur des points de contrôle en prenant 20% de la pleine échelle (20%Pe) pour les transmetteurs de classe > 0,6. Pour la détermination de la valeur des points de contrôle, les manomètres numériques sans classe de précision, utiliser la formule suivante pour déterminer la classe: Classe de précision (%) =Pe X % résolution/100 arrondir la valeur des points de contrôle à une valeur supérieure pour faciliter les choix des masses marquées. 1. 1. 2. 2. 3. 3. sans classe de 4. 4. 5. Métrologie des pressions appliquée - Master 45

46. 6. Évaluation des incertitudes d’étalonnage Lister toutes les corrections que l’on peut effectuer sur le résultat de mesurage. Il faut appliquer ces corrections pour éviter une erreur systématique. - L’effet de la température (différence entre la température d’étalonnage et la température d’utilisation de l’IM) - Correction de la colonne de fluide - Correction de température - Correction sur la pression en ligne  Pour les capteurs de pression qui délivre des grandeurs électriques il est convenable d’étalonner toute la chaîne de mesure.  On pourrait aussi faire l’étalonnage élément par élément de la chaîne de mesure de façon indépendante. Dans ce cas il faut tenir compte de l’incertitude chaque élément dans le budget d’incertitudes de la chaîne. Métrologie des pressions appliquée - Master 46

47. 6. Évaluation des incertitudes d’étalonnage Métrologie des pressions appliquée - Master 47

48. 7. Vérification d’un instrument de mesure de pression Etendue d’échelle pour les manomètre à tube de bourdon Pour juger de la conformité du manomètre il faut appliquer la formule ci-dessous Métrologie des pressions appliquée - Master 48

49. 8. Documents d’opérations métrologiques Elaborer préalablement - Les relevés de mesure - Les feuilles de calculs intégrant le budget des incertitudes - Les modèles de Certificats d’étalonnage et de Constats de vérification Métrologie des pressions appliquée - Master 49

50. 10.Travaux Pratiques des groupes Les travaux préliminaires à effectuer par les groupes sont des travaux de conception des documents de travail. GroupeEtalons Nom & Prénoms Kabré Issouf Kouassi Yapi Georges Adjoumane Manzan N°Pays 1 BF 2 CI 3 CI Groupe Travaux Procédure d'étalonnage des manomètres hydrauliques Relevé de mesure pour manomètres hydrauliques CE et CV y compris l'évaluation des incertitudes Comparateur hydraulique Fluke 5514 Oulaguehi Arsène G1 G1 Coulibaly Sié Ephraïm Ouattara Issouf Oulaguehi Arsène Issifou Sidi Dassouki 4 CI 5 CI 6 CI 7 Bénin Instruction d'utilisation et de maintenance de la pompe hydraulique Inventaire des instruments du labo de pression Etablissement des fiches de vie et conception etiquette d'étalonnage Procédure d'étalonnage des manomètres pneumatiques Relevé de mesure pour manomètres pneumatiques CE et CV y compris l'évaluation des incertitudes Procédure d'étalonnage des transmetteurs Relevé de mesure pour manomètres transmetteurs CE et CV y compris l'évaluation des incertitudes Pompe à main hydraulique Fluke-700HTP-2 G2 G2 Comparateur pneumatique Fluke 5510 G3 Konaté Yacouba Kouassi Kouadio Enock 9 CI ZakaryAbdoul-Kader N'Goran Abou David Diop Amar (*) 8 CI Ouattara Issouf G3 10 Niger 11 CI 12 Sénégal Calibrateur portatif Fluke 3130 G4 Coulibaly Sié Ephraïm G4 Métrologie des pressions appliquée - Master 50