Foire aux questions

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Métrologie mécanique

1. Une tonne impériale vaut combien de livres?
2. Les mesurages faits par le groupe de métrologie mécanique sont-ils traçables?
3. Quel genre d'incertitudes sont fournies avec les rapports d'étalonnage publiés par le Groupe de métrologie mécanique?
4. Combien de fois faudrait-il recalibrer mon propre jeu de masses?
5. Comment est-ce que je devrais expédier mon appareil de contrôle de poids mort à l'IÉNM/CNRC pour l'étalonnage?
6. Qu'est ce qu'un diagramme de contrôle et comment je l'emploie?

1. Une tonne impériale vaut combien de livres?

La réponse est « un certain nombre ».

La tonne avoirdupois du commerce s'écrit « tonne » et comporte le système impérial et le système conventionnel canadien. La tonne vient dans deux tailles:

La tonne courte vaut 2 000 livres (le symbole pour livre est « lb » ).
La longue tonne vaut 2 240 livres. Ce chiffre bizarre se produit parce que la tonne longue est définie comme valant 20 quintaux et un quintal vaut 112 livres.

Puisque toutes les unités avoirdupois du commerce sont raccordables au kilogramme, il est utile de savoir qu'une livre vaut EXACTEMENT 0,453 592 37 kilogramme (kg).

L'unité appelée tonne métrique (écrite de cette manière) a le symbole « t » qui est uniquement autorisé à être employé avec le Système international. Des préfixes devant le symbole t peuvent être utilisés seulement pour des multiples de la tonne. (par exemple 1 kt vaut 1 000 tonnes). Une tonne vaut 1 000 kg

2. Les mesurages faits par le groupe de métrologie mécanique sont-ils traçables?

La traçabilité est définie comme la propriété du résultat d'un mesurage ou d'un étalon tel qu' il peut être raccordé à des références déterminés, généralement des étalons nationaux ou internationaux ou, par l'intermédiaire d'une chaîne ininterrompue de comparaisons ayant toutes des incertitudes déterminées. (référence. Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie, ISO, 1993).

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC est l'organisme du gouvernement fédéral du Canada qui, sous l'autorité légale de la Loi sur les poids et mesures et de la Loi sur de Conseil national de recherches du Canada, est responsable de l'établissement, de l'entretien, du développement et de l'amélioration des étalons nationaux du Canada.

Le Groupe de métrologie mécanique de l'Institut des étalons nationaux de measure (IÉNM) exécute des étalonnages et des mesurages sur des étalons de masse, de longueur, de force, de pression, de densité de volume, de débit massique, et d'attributs acoustiques tels que l'intensité du son.

Tous les étalonnages et mesurages exécutés par le Groupe de métrologie mécanique sont directement raccordables aux étalons nationaux du Canada, qui sont des réalisations des unités de base et des unités dérivées du Système international d'unités (SI) maintenues par le Conseil national de recherches du Canada.

3. Quel genre d'incertitudes sont fournies avec les rapports d'étalonnage publiés par le Groupe de métrologie mécanique?

Dans le passé c'était la pratique du Groupe des étalons de masse et puis de son successeur, le Groupe de métrologie mécanique, (MechMet d'indiquer des incertitudes associées aux valeurs des variables en tant qu'un écart-type avec une distribution normale ou gaussienne assumée. Ce rapport correspond à un niveau de confiance approximatif de 68 %.

Avec l'acceptation et la publication du guide de l'ISO sur l'expression de l'incertitude dans le mesurage (première édition 1993) et avec le consensus international croissant sur la fourniture d'incertitudes avec des niveaux de confiance d'environ 95 %, cette pratique a changé en conséquence. À moins que ce soit explicitement indiqué ailleurs, les incertitudes fournies dans des rapports d'étalonnage publiés par le Groupe de métrologie mécanique correspondront à un niveau de confiance d'environ 95 %. Tous les rapports de ce genre comporteront une déclaration comme suit:

Les incertitudes indiquées dans ce rapport sont des incertitudes étendues représentant un niveau de confiance d'environ 95 % obtenu en multipliant l'incertitude standard combinée (un écart-type) par un coefficient d'assurance k=2. Pour des renseignements plus détaillé, se reporter au guide de l'ISO sur l'expression de l'incertitude dans le mesurage (première édition 1993).

Il faut souligner que ce changement de format ne modifie de quelque façon l'exactitude des valeurs d'étalonnage rapportées par le groupe de métrologie mécanique. Les incertitudes autrefois rapportées sont simplement multipliées par le coefficient k=2. Quand les incertitudes rapportées doivent être employèes ensuite par le client dans ses calculs des variances ou des incertitudes combinées avec l'information d'autres sources, il est important que des incertitudes standard simples soient employèes. C'est-à-dire, les incertitudes fournies par le groupe devraient être divisées par 2 et être traitées comme incertitudes standard du type B pour la recombinaison, conformément au guide cité de l'ISO.

4. Combien de fois faudrait-il recalibrer mon propre jeu de masses?

Le cycle optimum de recalibrage pour les ensembles complets des poids dépend d'un certain nombre de facteurs qui sont hors du contrôle direct de l'IÉNM et, en effet, du client dans certains cas. Ces facteurs incluent la fréquence d'utilisation, le contrôle, l'efficace du personnel ayant accès aux poids de, et sa formation, la sécurité et la propreté du stockage, l'environnement dans lequel ils sont employés et les procédures d'assurance qualité que le client peut avoir en place. En raison de ces nombreuses variables, une durée de cycle est choisie par accord mutuel entre le client et le personnel du Groupe de métrologie mécanique d'IÉNM. (MechMet)

Puisque l'étalonnage de masse est coûteux, tant au client qu'à l'IÉNM, il est dans l'intérêt de chacun de s'assurer que n'importe quel étalonnage exécuté par le Groupe est nécessaire et suffisant pour maintenir la confiance dans l'exactitude des poids de la référence du client. De nombreuses années d'expérience accumulées par le Groupe MechMet suggèrent que les étalonnages des ensembles bien entretenus de poids d'acier inoxydable NBS de classes des poids M, de S, et S-1 et de poids OIML de classes E 1 , E 2 , F et F 2 sont séculairement stables; ils changent lentement avec le temps. Il est tentant, à la lumière de ce qui précède, de recommander des périodes très longues de recalibrage pour tous les poids. Une telle ligne de conduite s'expose aux critiques valides notamment la perte de masse accélérée due à l'utilisation accrue pourrait ne pas être détectée jusqu'au prochain recalibrage programmé.

Par conséquent, le Groupe (MechMet) recommande la routine suivante d'étalonnage à tous les clients à titre de politique.

1. Quand il est soumis la première fois par un client, tout ensemble de poids sera calibré dans sa totalité (tous les poids marqué A, B, C, et D au tableau 1) et; une période de recalibrage sera décidée à ce moment en consultation avec le client. Cette période sera d'un an en général.

2. Au premier recalibrage, seulement les poids du groupe A seront soumis pour le recalibrage et l'inspection. Alors tous les changements des poids seront notés et peuvent avoir comme conséquence la réévaluation de l'intervalle d'étalonnage ou, au besoin, du rappel de l'ensemble entier.

3. Si les poids du groupe A s'avèrent stables, alors au deuxième recalibrage seulement les poids marqués B dans le tableau 1 seront soumis pour le recalibrage.

4. Les étapes 2 et 3 seront répétées pour les poids dans les groupes C et D après les troisième et quatrième intervalles d'étalonnage, respectivement.

5. Au cinquième recalibrage, le processus commencera encore par les poids dans le groupe A.

Ce programme de recalibrage offre beaucoup d'avantages, notamment :

1. Une économie considérable en coûts d'étalonnage s'accroît au client.

2. Le client obtient une réévaluation continuelle de tous les changements qui peuvent se produire dans l'état d'un groupe représentatif des membres de l'ensemble, y compris l'usure, les dommages accidentels et des changements de masse volumique.

3. Le client n'est jamais complètement privé de ce qui peut être son unique poids de référence. Les sommes de poids peuvent remplacer n'importe quel poids indiqué de la série le plus souvent produite.

4. Le prélèvement peut être fait à intervalles légèrement plus courts pour augmenter la confiance tout en assurant toujours l'épargne substantielle au client.

5. Le client est assuré d'un recalibrage complet, y compris chaque poids dans l'ensemble, à la fin de la cinquième période d'étalonnage.

6. L'IÉNM pourra faire une meilleure utilisation de ses ressources en optimisant le nombre global d'étalonnages pour chaque ensemble de poids.

7. On s'attend à ce que la réduction du nombre exigé d'étalonnages ait comme conséquence des délais plus courts et peu de problèmes d'établissement du programme pour la population de client.

Cet arrangement d'étalonnage ne change pas le conseil de MechMet aux clients pour soumettre tout poids pour le recalibrage sans tarder quand on est censé l'avoir laissé tomber ou l'avoir laissé éprouver n'importe quel autre accident qui a pu avoir changé sa masse. La vérification de poids simples des ensembles calibrés peut être arrangée très rapidement, avec une perturbation minimum aux opérations de la métrologie de masse du client.

VoirTableau 1: Groupes de poids pour trois séries communes (format pdf de 10 kbytes)

5. Comment est-ce que je devrais expédier mon appareil de contrôle de poids mort à l'IÉNM/CNRC pour l'étalonnage?

Des clients soumettant des poids morts de manomètres à piston pour l'étalonnage par le Groupe de métrologie mécanique(MechMet) de l'IÉNM sont priés d'embarquer les pistons des manomètres dans un état démonté, séparé de l'armature du manomètre. Les assemblages doivent être propres et, en particulier, exempts d'huile.

L'omission de se conformer à cette demande sera considérée comme une raison du refus par l'IÉNM d' accepter l'appareil pour l'étalonnage.

Cette condition est faite en partie pour réduire l'effort improductif exigé pour effectuer le démontage et le nettoyage courants, mais, d'une manière primordiale, pour réduire au minimum la chance des dommages se produisant aux composants soumis.

On rappelle aux clients de toujours de s'assurer que tous les composants de n'importe quel appareil expédiés à l'IÉNM sont soigneusement emballés et que tous les composants sont solidement attachés. Des soins particuliers devraient être pris avec les cylindres et pistons et, si c'est possible, l'emballage de l'équipement est effectué sous la surveillance de l'utilisateur ou de l'expérimentateur.

Pour de plus amples informations, contacter

Anil K. Agarwal
Institut des étalons nationaux de mesure
Conseil national de recherches du Canada
Ottawa (Ontario)
K1A 0R6

Téléphone : (613) 991-0615
Télécopieur : (613) 952-1394

6. Qu'est ce qu'un diagramme de contrôle et comment je l'emploie?

Un diagramme de contrôle est utilisé pour surveiller le régime de changement de la masse d'un poids particulier. C'est un graphique des corrections à la masse nominale et à leurs incertitudes standard associées en fonction de temps. Un tel graphique est utilisé comme moyen de détecter la présence et l'importance de la dérive due à l'augmentation des contaminants sur la surface du poids (positif) ou de la perte de masse due à l'usure ou à d'autres dommages (négatifs). Il est particulièrement utile en surveillant la stabilisation d'un poids après le nettoyage.

Des diagrammes de contrôle devraient être gardés pour tous les poids de référence et en particulier pour des poids de contrôle. Les poids de contrôle sont des poids bien caractérisés qui sont calibrés avec les poids inconnus afin d'évaluer objectivement le contrôle statistique du processus de mesurage.

Il faut bien comprendre que deux ou trois mesurages ne constituent pas un diagramme de contrôle, mais le début de celui-ci. Pendant que le temps progresse et plus de points sont ajoutés, l'utilité du diagramme devient évidente. Quand un nombre suffisamment grand de points sont notés, le diagramme fournit une base objective pour évaluer si un point additionnel peut être considéré comme étant dans le contrôle statistique. Cette évaluation peut être faite comme suit.

Des mesurages des corrections, qui peuvent être faites en tant que masses conventionnelles ou absolues, mais non mélangés, sont tracés avec leurs incertitudes standard représentées comme barres « d'erreur ». En outre, pendant que des points sont accumulés, la moyenne des valeurs mesurées est également tracée. Les incertitudes associées à ces valeurs moyennes sont les écarts-types d'échantillon (sigma) ou un certain multiple approprié de celles-ci. Le facteur multiple ou d'assurance est souvent choisi comme 2 ou 3 de sorte que les incertitudes reflètent les niveaux approximatifs de confiance d'environ de 95 % ou de 99 % respectivement. Une fois que de telles moyennes et incertitudes sont établies, ces dernières peut être choisies comme critère objectif contre lequel chaque nouvelle valeur peut être évaluée. C'est-à-dire, si un nouvelle référence se trouve en dessous par exemple de trois écarts-types de la moyenne cumulative, alors elle peut être considérée comme étant dans le contrôle statistique. Elle peut alors s'ajouter au flux de données et contribuer à la prochaine moyenne calculée.

Il est important de se rappeler que l'incertitude de la moyenne est le écart-type de l'échantillon, de s, et pas de l'écart-type de la moyenne, sm. Si n est le nombre de mesurages, ces deux évaluations sont reliées par

sm = s/(n)1/2(1)

À mesure que n augmente, sm devient progressivement plus petit, mais s atteindra une valeur stable qui ne devrait pas changer beaucoup aussi longtemps que le processus de mesurage est stable. La valeur de sm d'autre part, caractérise mieux les connaissances actuelles de la masse du poids.

Comme exemple de l'utilisation des diagrammes de contrôle, considérer le diagramme de contrôle qui surveille la constance d'un poids de CNRC 10 g qui est employé comme poids de contrôle (fermeture) et comme référence pour l'étalonnage des poids dans l'étendue de 1 g à 5 g. Les diamants (la série 1) représentent différentes déterminations de la masse absolue du poids en termes de poids de référence de 100 g. Les barres d'erreur au sein du groupe ont été omises de ces points pour la clarté.

Les carrés (la série 2) représentent les valeurs moyennes de tous les mesurages précédents et les barres s d'erreur associée représentent l'écart-type de l'échantillon. Vingt-quatre mesurages ont été faits et quatre, ou 16 %, se trouvent en dehors de l'intervalle écart-type. C'est conforme à ce qui devrait être prévu d'une distribution normale pour un échantillon de cette taille, ainsi on peut en conclure que le processus de mesurage est dans la contrôle statistique.

La ligne droite est une régression linéaire adaptée aux différents mesurages individuels. Sa pente, comparée aux incertitudes standard des valeurs moyennes, est insignifiante. Ceci implique qu'aucune dérive significative n'existe pour ce poids.

Ce graphique et les calculs associés ont été produits en utilisant le logiciel commercial de chiffrier électronique qui manipule facilement la génération des statistiques exigées, en traçant les résultats et l'exécution de la régression linéaire toutes les fois que c'est nécessaire. Ce diagramme sera maintenu dans le futur indéfini, alertant le CNRC à tous les changements de l'étalon ou du processus de mesurage.