Article de référence | Réf : R2519 v1

Mesure des températures - Influence des conditions d’utilisation sur les incertitudes

Auteur(s) : Jacques ROGEZ, Jean LE COZE

Date de publication : 10 mars 2010

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RÉSUMÉ

Quelles sont les composantes principales de l'incertitude d’une mesure thermométrique dans un contexte donné et la part apportée par chacun des éléments séparément ? Comment évaluer l’exactitude de la mesure, fonction non seulement du capteur, mais aussi de son couplage avec le milieu étudié ? Est-ce que l’appareillage thermométrique ne réclame pas trop de maintenance et de remplacement au regard de la justesse de la mesure recherchée ? Autant de questions auxquelles tentent de répondre cet article.

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ABSTRACT

What are the main components of the uncertainty of a thermometric measurement in a given context, and the role played by each individual element? How is the accuracy of the measurement to be assessed, depending on the sensor and also on its coupling with the studied environment? Does the thermometric equipment require excessive maintenance and replacement in order to achieve the desired measurement? This article attempts to provide the answers to these questions.

Auteur(s)

  • Jacques ROGEZ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure d’Électrochimie et d’Électrométallurgie de Grenoble - Docteur ès sciences - Chercheur au CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) à l'IM2NP – Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence – Marseille

  • Jean LE COZE : Ingénieur civil des Mines - Docteur ès sciences - Professeur à l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne

INTRODUCTION

Lorsqu'on effectue une mesure, elle est accompagnée nécessairement d'une incertitude. Il est sain de répondre à la question : quelles sont les composantes principales de l'incertitude de mesure dans un contexte donné ? C'est une fois que ces causes sont comprises qu'une amélioration, si nécessaire, peut être apportée.

Contrairement à la sensibilité, la notion d'exactitude en thermométrie ne dépend pas uniquement de l’instrument de mesure et en particulier du capteur, mais aussi et parfois essentiellement de la nature du couplage capteur-milieu étudié. Autrement dit, il ne suffit pas de mettre en place un appareil juste pour obtenir une mesure juste. Les montages thermométriques sont de natures très variées, il n'est pas possible de repérer tous les problèmes susceptibles d'être rencontrés. Dans les paragraphes qui vont suivre, on essaiera cependant d'alerter l'expérimentateur sur certaines précautions à prendre pour son installation thermométrique, qui dépendent aussi du but recherché.

Le terme de sécurité d’emploi, volontairement vague, cherche à répondre à la préoccupation suivante : est-ce que l’appareillage thermométrique ne va pas poser de trop gros problèmes de maintenance et de remplacement, alors que l’on désire uniquement éviter les mesures fortement erronées ? En regard du problème de remplacement d'un élément de la chaîne, on peut s’interroger sur l’incertitude qu'apporte chacun des éléments séparément.

Les appréciations plutôt subjectives décernées aux différents dispositifs thermométriques indiquées dans le fascicule [R 2518] sont claires en elles-mêmes, mais elles recouvrent des réalités assez différentes, plus ou moins superposées et parfois contradictoires. Un capteur est susceptible de se dérégler pour diverses causes accidentelles ou permanentes : le milieu étudié peut créer des contraintes mécaniques, pneumatiques, chimiques dans les matériaux inhomogènes, thermiques par des fuites avec le milieu extérieur, magnétiques, électromagnétiques ou encore plus simplement électriques.

Les thermomètres numériques, comme toute autre chaîne de mesure, possèdent leurs propres sources d'incertitude à chaque maillon intégré dans la chaîne. Dans le cas d'un doute, reste toujours le recours à un étalonnage global de l'instrument.

Nous avons tous tendance à vérifier d’autant moins souvent un appareil qu’il est plus complexe. Cette attitude est particulièrement dangereuse dans les études thermométriques, parce que les capteurs évoluent notablement au cours du temps. Les phénomènes de vieillissement du dispositif, liés à des pollutions externes, à des transformations internes ou même à des accidents, sont particulièrement graves pour les capteurs de température liés à des régulateurs. Ces phénomènes influent moins sur des capteurs différentiels comparant des températures voisines dans le même environnement, car leurs effets se compensent, au moins en première approximation. Dans le cas de capteurs de mesure absolue, la solution consiste en une comparaison fréquente du capteur en place avec un étalon. Des contrôles réguliers de la dérive du dispositif, fournissant des tables de correction, permettront de définir l’évolution de la justesse des mesures au cours du temps.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-r2519


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LANDAU (L.), LIFCHITZ (E.) -   Physique statistique  -  Éd. MIR., Moscou (1967).

  • (2) - ATKINS (P.W.) -   Chaleur et désordre, le deuxième principe de la thermodynamique  -  L’univers des sciences. Bibliothèque Pour la Science (1987).

  • (3) - DE RYCKER (H.) -   Chaleur et entropie, démystification de la notion d’entropie  -  Vaillant-Cannanne SA Liège (1976).

  • (4) -   Comité International des Poids et Mesures. Comité Consultatif de Thermométrie  -  8e Session. Annexe 14. Édité par le Bureau International des Poids et Mesures (1967).

  • (5) -   Vocabulaire international de métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés (VIM)  -  ISO/IEC Guide 99:2007.

  • (6) -   Temperature. Its measurement and control in science and industry  -  (La...

NORMES

  • Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. - ISO/IEC 17025 - 2005

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