Méthodes de zéro en courant continu

Basés sur la méthode d’opposition (ou de zéro, ou d’équilibre ), les procédés qui vont être décrits ont été à l’origine de la métrologie électrique (pont de C. H. Christie et C. Wheatstone ; potentiomètre de J.-C. Poggendorf ) : ils regroupent les méthodes fondamentales utilisables pour la constitution d’un laboratoire de mesures précises en courant continu.

Malgré le développement d’un appareillage de mesures électroniques qui permet d’atteindre des incertitudes de plus en plus faibles et de joindre la rapidité de lecture à la commodité d’un affichage numérique, les méthodes de zéro continuent à être pratiquées dans tous les domaines de la métrologie électrique de précision.

En effet, les méthodes de zéro mettent en jeu un rapport de deux grandeurs passives (résistances, nombre de spires...), qui est souvent soit « auto-étalonnable » soit « auto-ajustable ». On peut ainsi, et sans l’aide d’étalon extérieur, soit connaître la valeur exacte de ce rapport, soit l’ajuster à sa valeur nominale. Ces méthodes permettent donc de déterminer de façon très précise le rapport entre la grandeur à mesurer et une grandeur de même type, mais de valeur connue, dite grandeur étalon. L’élément représentatif de la grandeur étalon assure, d’une part, le raccordement du laboratoire de mesures à l’étalon national, et d’autre part, la conservation de l’unité dans le laboratoire, entre deux raccordements successifs.

Le raccordement s’effectue par l’intermédiaire de la chaîne d’étalonnage mise sur pied par le Bureau national de métrologie (BNM ) dans les années 70, et dénommée actuellement « chaîne nationale d’étalonnage BNM-COFRAC ». Le COFRAC (Comité français d’accréditation ) tient à la disposition des utilisateurs la liste des laboratoires ou sociétés accrédités pour la délivrance de certificats d’étalonnage.

Les méthodes de zéro qui vont être décrites permettent donc de réaliser la traçabilité des grandeurs mesurées aux étalons nationaux, par l’intermédiaire de l’étalon de raccordement et de conservation ; elles ont été classées en deux grandes catégories, d’une part celles qui permettent la comparaison des résistances, et d’autre part, celles qui permettent la comparaison des tensions continues. En tête de chacune de ces deux parties sont rappelées les caractéristiques, définitions métrologiques, grandeurs d’influence et précautions d’emploi des éléments étalons utilisés (soit, respectivement, les résistances étalons d’une part, et les piles étalons et référence à diode zener d’autre part ).

Pour plus de détails sur la définition et les grandeurs d’influences des résistances étalons, le lecteur se reportera à l’article « Définition des caractéristiques métrologiques d’éléments passifs [R 1075], du présent traité.

Au paragraphe 4, sont décrits de façon succincte les deux phénomènes physiques mis en œuvre dans les laboratoires nationaux de métrologie pour la conservation de l’ohm et du volt (soit, respectivement, l’effet Hall quantique et l’effet Josephson ).