Étalonnage, vérification et ajustage
Étalonnage
Comment s’assurer que l’incertitude spécifiée d’un système de mesure n’est pas dépassée ? Par l’étalonnage. Lors de l’étalonnage, on compare un système de mesure à un système de référence dont l’incertitude est connue. On vérifie ainsi que l’incertitude maximale exigée du système de mesure n’est pas dépassée.
Prenons un exemple : une usine fabrique 100 mètres pliants. Elle doit prouver que tous ont une incertitude de longueur maximale de ±1 mm. Elle se procure pour cela un système de référence : un étalon de longueur dérivé de l’unité SI « mètre », d’incertitude ±100 µm. Pour vérifier la valeur à 2 m, elle achète un étalon de longueur l = 2 m ± 100 µm.
Un employé mesure la longueur du système de référence avec tous les mètres pliants de la production. Si les longueurs mesurées ± l’incertitude de la référence se situent dans l’intervalle [1,999 m … 2,001 m], il est garanti que le mètre pliant mesure avec une précision suffisante, conforme à sa spécification de ±1 mm. Un mètre pliant d’exactement 2,001 m doit être écarté, car il pourrait mesurer 2,0011 m sans que nous le remarquions à cause de l’incertitude de la référence.
Lors de l’étalonnage d’un système de mesure, on ne corrige donc pas une valeur fausse : on constate seulement, à l’aide d’un système de référence, si le système respecte sa spécification d’incertitude.
Pour simplifier l’exemple, on suppose ici qu’un mètre pliant est un appareil idéal, qui n’est imprécis que parce que sa longueur s’écarte des 2 m voulus. Les autres causes d’incertitude, comme les erreurs de lecture, ne sont pas abordées par souci de simplicité.
En pratique, l’incertitude de mesure dépend de plusieurs autres facteurs : la longueur du mètre pliant dépend des conditions ambiantes. Avec l’humidité de l’air ou les variations de température, sa longueur change. C’est pourquoi on fixe des conditions de référence pour l’étalonnage (p. ex. 20 °C, 50 % d’humidité relative, pression normale, etc.). Pour les appareils de qualité, on indique en plus comment l’incertitude varie quand les conditions ambiantes changent.
En vieillissant, le mètre pliant change aussi de longueur. C’est pourquoi les systèmes de mesure sont réétalonnés à intervalles réguliers. Là encore, on ne corrige pas la valeur mesurée ; on prouve seulement que le système fonctionne toujours conformément à sa spécification.
Le système de référence change lui aussi de valeur (ici de longueur) au fil du temps. On le compare donc à intervalles fixes à un étalon de rang supérieur, d’incertitude par exemple de 1 µm seulement. Et cet étalon est lui-même régulièrement comparé au système de référence immédiatement plus précis, jusqu’à la comparaison avec l’étalon primaire. On crée ainsi un système de « références étalonnées avec traçabilité », dont l’écart maximal par rapport à l’étalon primaire est régulièrement vérifié.
L’étalonnage doit se faire avec des références étalonnées avec traçabilité. L’usine de mètres pliants doit régulièrement faire réétalonner son système de référence de longueur sur un étalon de rang supérieur pour avoir le droit d’étalonner ses mètres pliants.
Un étalonnage réussi est documenté dans un certificat joint au système lors de la vente. Ce certificat indique entre autres l’incertitude du système de référence, la date et les conditions ambiantes de l’étalonnage ainsi que la durée de validité de l’étalonnage.
Vérification légale (« Eichen »)
L’étalonnage désigne la garantie, par le fabricant, d’une incertitude maximale d’un système de mesure. Dans certains domaines, cela paraît trop risqué à l’État. Il effectue alors lui-même le contrôle (par des organismes désignés). En allemand, on appelle cela « Eichen » (vérification légale). La vérification légale – comme l’étalonnage – garantit seulement une incertitude maximale. On vérifie par exemple les débitmètres des stations-service, les balances des supermarchés ou les compteurs d’eau des ménages. La vérification légale concerne surtout les cas où des entreprises pourraient augmenter fortement leurs bénéfices même avec de petits écarts de mesure.
Ajustage
L’étalonnage et la vérification légale constatent seulement une erreur de mesure, sans la corriger. Il est bien sûr permis de corriger une valeur fausse pendant la production. On appelle cette opération « ajustage ». Pour un mètre pliant, l’ajustage est difficile, car une fois l’échelle imprimée, on ne peut plus la modifier.
Si l’on constate pendant la production qu’une balance indique toujours 5 g de trop, on peut, dans le logiciel de la balance, soustraire 5 g du résultat après chaque mesure avant de l’afficher.
L’étalonnage ou la vérification légale ont lieu tout à la fin de la production, après l’ajustage. Beaucoup de produits n’atteignent l’incertitude exigée que parce que la valeur mesurée a été ajustée auparavant. Malheureusement, l’erreur de mesure n’a pas complètement disparu après un ajustage. C’est ce qu’expliquent les chapitres suivants.