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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article [R2030] intitulé « Étalons de pression » rédigé par Jean-Claude LEGRAS et paru en 2003.
RÉSUMÉ
La pression est une unité dérivée du système SI. Un pascal (Pa) est la pression engendrée par une force de 1 newton uniformément répartie sur une surface de 1 mètre carré. Cet article explique comment mesurer la pression, d'abord en créant un étalon de pression statique, puis les méthodes utilisables en fonction des niveaux de pression. Toute la chaîne d'étalonnage est présentée, avec une mention spéciale pour les incertitudes créées tout au long de la chaîne.
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Pierre OTAL : DESS physique des capteurs et systèmes de mesure - Responsable du département Masse et grandeur dérivées au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)
INTRODUCTION
La grandeur pression est, en termes de métrologie, une unité dérivée du Système international, à partir de la masse, de la longueur et du temps. L’unité SI de pression est le pascal (Pa) qui est la pression engendrée par une force de un newton uniformément répartie sur une surface de un mètre carré. On conçoit d’après cette définition que le pascal est une unité très petite : la pression atmosphérique, qui nous est très familière, en compte environ 100 000 au niveau de la mer. Aussi les unités plus usuelles, qui tendent à devenir le kilopascal (kPa) et le mégapascal (MPa), sont le millibar (mbar, 1 mbar = 0,1 kPa) et le bar (bar, 1 bar = 0,1 MPa).
Après un rappel des différentes techniques utilisées pour créer un étalon de pression statique, les méthodes utilisées pour disséminer l’unité de pression sur tout le domaine industriel d’une pression de quelques pascals à 1 GPa (ou 10 000 bar) sont décrites.
Cette dissémination se décline en termes de moyens et de méthodes d’étalonnage. Elle est abordée sous l’angle de la chaîne d’étalonnage dont le but est de démontrer un rattachement ininterrompu aux étalons nationaux et internationaux. Dans les méthodes décrites, une bonne part est faite aux différentes composantes qui permettent la propagation de l’incertitude d’étalonnage vers l’incertitude d’utilisation.
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MOTS-CLÉS
balance de pression ensemble piston-cylindre coefficient de déformation Manomètre à colonne de liquide
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2003 par Jean-Claude LEGRAS
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1. Environnement de l’étalonnage
1.1 Domaine de pression
La grandeur pression se distingue sans doute par une grande diversité. Il s’agit de définir les limites des différentes composantes qui se retrouvent sous la même unité. Pour ce faire, ce texte complète les articles Pressions usuelles dans les fluides [R 2 040] [R 2 041] qui décrivent les différents principes des instruments utilisés pour les mesures de pression. Il traite des méthodes à mettre en œuvre afin d’assurer le rattachement des mesures de pression aux étalons nationaux.
Nous nous intéresserons à la pression statique (stable) engendrée par un fluide enfermé dans un volume clos et en équilibre thermique. La diversité va se trouver d’abord dans le fluide. Si sa nature peut être bien contrôlée dans un laboratoire d’étalonnage, l’utilisateur aura à composer avec sur le terrain. Le métrologue doit connaître certaines de ses caractéristiques physiques pour faire de bonnes mesures. Les besoins se trouvent essentiellement pour des gaz ou des liquides.
La diversité se rencontre ensuite dans les différents types de pression, définis en fonction de la référence utilisée. Tous les instruments de mesure de pression détectent et quantifient la différence entre la pression de référence et la pression à mesurer.
La pression de référence est :
-
soit le vide quand la pression à mesurer est absolue ;
-
soit la pression atmosphérique quand elle est relative.
Tous les instruments qui ne sont pas référencés à une de ces deux valeurs...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEGRAS (J.C.) - La mesure des pressions statiques. - Monographie BNM, n° 12, Bureau National de Métrologie.
-
(2) - DIXON (W.J.), MASSEY (F.J), Jr - Introduction to Statistical Analysis. - Ed. McGraw Hill – Applied.
-
(3) - DRAPER (N.R.), SMITH (H.) - Regression Analysis. - 2d edition, Ed Wiley.
-
(4) - LEGRAS (J.C.), DELAJOUD (P.), HUOT (A.) - La référence nationale de pression du BNM dans le domaine de 5 à 200 MPa. - Bulletin d’Information du BNM, n° 48, avr. 1982.
-
(5) - LEGRAS (J.C.), SCHATZ (B.), DELAJOUD (P.) - La référence nationale de pression du BNM dans le domaine de 10 à 400 kPa. - Bulletin d’Information du BNM, n° 65, juil. 1982.
-
(6) - LE GUINIO (J.), LEGRAS (J.C.), EL-TAWIL (A.) - New...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Incertitude de mesure. Partie 3 : guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM : 1995). - NF ISO/IEC GUIDE 98-3 - 2014
-
Prescriptions générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. Indice de classement : X50-61. - NF EN ISO/CEI 17025 - 2017
-
Systèmes de management de la mesure – Exigences pour les processus et les équipements de mesure. - NF EN ISO 10012 - 2003
-
Valeur de la pesanteur terrestre. - NF X02-011 - 1974
-
Métrologie – Essais – Métrologie dans l’entreprise – Constat de vérification des moyens de mesure. - X07-011 - 1994
-
Métrologie – Métrologie dans l’entreprise – Certificat d’étalonnage des moyens de mesure. - FD X07-012 - 1995
-
Métrologie – Métrologie dans l’entreprise – Critères de choix entre vérification et étalonnage, utilisation et conservation...
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Bureau de normalisation de l’aéronautique et de l’espace, BNAE :
Bureau de recherches géologiques et minières, BRGM :
Bureau international des poids et mesures, BIPM (pour en savoir plus sur l’activité internationale en métrologie, l’accord de reconnaissance multilatéral et les comparaisons) :
Réseau national de la métrologie française (pour en savoir plus sur l’organisation de la métrologie en France) :
http://www.metrologie-francaise.lne.fr
Comité français d’accréditation, COFRAC (pour en savoir plus sur le système d’accréditation français) :
EURAMET :
European Cooperation for accreditation, EA (pour en savoir plus sur les systèmes d’accréditation européens) :
http://www.european-accreditation.org
Institut national de l'information géographique et forestière, IGN :
Organisation internationale de métrologie légale, OIML :
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