Chapitre I_Introduction Generale Sur La Mesure

7/26/2019 Chapitre I_Introduction Generale Sur La Mesure

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Mesure de P, Q, L et T Chapitre I : Introduction générale sur les appareils de mesure

Réalisé par : MSc. F.Tachi SONATRACH/IAP-CU1

Chapitre I: Introduction générale sur les appareils de mesure

I.1. Introduction :

Les appareils de mesure permettent de connaître certains points d'une fabrication. Ils donnent la possibilité d'agir sur le procède de fabrication de manière à obtenir la qualité et quantité de produits finis conformément à certaines spécifications dans les meilleurs conditions de sécuritéet de rendement avec un prix de revient minimum.

Pour cela les appareils donnent des informations – permettant d'effectuer des contrôles. En partant de ces contrôles on agira sur le procédé pour obtenir la qualité et la quantité escomptées.On en tirera des bilans et des rendements qui permettent de calculer et de corriger le prix derevient et la rentabilité du procède.

Dans le présent traité, nous nous limitons à l’étude des appareils de mesure des quatre paramètres physiques industriels les plus importants à savoir la pression, le débit, le niveau et la température.

I.2. Définition de la mesure :

C’est l’expression d’une grandeur quelconque, le plus souvent par un nombre suivi d’un symbole(le nombre exprime la valeur de la grandeur mesurée, le symbole sa nature définie par une unité).

Exemple :30 m3/h : 30 est la valeur du débit mesurée en m3/h, c’est le symbole m3/h qui indiquequ’il s’agit d’une température.

I.3. Principe d’une mesure :

Pour mesurer une grandeur physique quelconque on utilisera l’une des trois méthodes suivantes :

Méthode directe :Une mesure est dite directe lorsque la variable à mesurer est évaluée par comparaisonavec une grandeur connue de même valeur.

Exemple :Mesure d’une longueur avec un mètre étalon.

Méthode indirecte :

Une mesure est dite à méthode indirecte lorsque la variable est évaluée par comparaisonavec une grandeur connue de nature différente, et que par l’intermédiaire d’une loiconnue on détermine la valeur de la variable.

Exemples :- Mesure du volume d’un corps immergé dans un liquide par l’intermédiaire de

la loi donnant la poussée d’Archimède.- Mesure de la température d’un corps par l’intermédiaire de la dilatation d’un

corps donné en fonction de la température.





Méthode d’opposition :

Dans ce cas on oppose à la variable à mesurer une grandeur connue telle que leurdifférence soit nulle.

Exemple :

-

Balance de Roberval : on place dans un plateau la grandeur à mesurer, dansl’autre des poids. Jusqu'à obtention de l’équilibre de la balance, à ce momentla différence étant nulle connaissant la valeur des poids ajoutés on peutdéterminer la grandeur à mesurer.

Remarque :Une mesure par opposition peut être en même temps directe ou indirecte.

Exemples :- dans le cas de la balance de Roberval la méthode est directe par opposition car

la valeur des poids donne la valeur à mesurer.

- Dans le cas de la mesure d’une température par thermocouple on oppose a laforce électromotrice du couple une force électromotrice connue, ensuite enappliquant la loi donnant la température en fonction de la force électromotriceon détermine la température ; ici la méthode est indirecte par opposition.

I.4. constituants de base d’un appareil de mesure :

D’une manière générale tout instrument de mesure se compose essentiellement de troiséléments :

Elément primaire :C’est l’élément sensible capable de recueillir une énergie au sein de la variable mesurée.Cet élément est le plus souvent désigné par le terme : capteur.

Exemples :Les organes déprimogènes (diaphragme, tuyère, venturi, etc.) dans la mesure dedébit permet d’obtenir une pression différentielle fonction du débit.

Elément secondaire :Il transforme en général l’énergie prise par l’élément primaire en un travail mécanique,ou un déplacement.

Elément final :Il transforme en général la mesure en une indication exploitable.

Remarque :

La constitution d’un appareil de masure donnée ci-dessus n’est que schématique, danscertains cas on peut insérer un ou plusieurs éléments intermédiaires placés avantl’élément secondaire dans le but de rendre la mesure linéaire par exemple.





I.5. Caractéristiques d’un appareil de mesure :

Avant d’utiliser un appareil de mesure, il est impératif de connaître ses caractéristiquesessentielles notamment :

La précision :

Un appareil est dit précis quand il élabore la valeur vraie de la grandeur à mesurer avec leminimum d’erreur.La précision est définie comme étant le rapport entre l’erreur commise à l’étalonnage etl’étendue de l’appareil.

Exemple :Pour un thermomètre de 10 à 100 oC d’étendue dont la précision est de 0.2 %,l’erreur commise à l’étalonnage sera de : (100 – 10) x 0.002 = 0.18 oC.

La fidélité :

Un appareil est dit fidèle lorsqu’il donne la même mesure pour deux mesuresconsécutives de la même valeur de la variable. On a une notion du temps qui intervient.Si les deux mesures se font à des intervalles de temps importants, la valeur de la mesuredevra être identique. Sinon l’appareil présentera le défaut de dérive, ceci peut provenird’un déréglage, d’usures, ou de vieillissement.

La sensibilité :

C’est la plus petite variation d'une grandeur physique que peut détecter un appareil demesure.Un appareil est dit sensible lorsqu’une toute petite variation de la variable donne un

changement appréciable de l’indication. Le défaut correspondant est ce qui estcommunément appelé espace mort. Ce défaut provient en général de défauts mécaniques.

Remarque :

L’hystérésis est un défaut donnant un retard ou une avance, selon que la mesure estcroissante ou décroissante, il provient en général d’un vieillissement.

Le temps de réponse :

C’est le temps qui s’écoule entre le moment où apparaît une variation de la grandeur

physique et le moment où l’appareil enregistre cette variation. Le défaut correspondantest le retard.

La linéarité :

Un appareil est linéaire lorsque, étant juste à zéro et en étendue, la variable prend lesvaleurs de 25 %, 50 %, 75 % de l’étendue, l’indication prend les mêmes valeurs 25 %, 50%, 75 % de l’étendue.Le défaut correspondant est l’erreur de linéarité, on dit aussi d’angularité.





I.6. Etalonnage des appareils de mesure :

L’étalonnage statique d’un appareil est déterminé par trois critères principaux :

Le zéro :

Le zéro d’un appareil correspond à la valeur minimale de son échelle. Si cette conditionn’est pas remplie l’appareil présente une erreur de zéro (zéro décalé).

L’échelle :

Si un appareil est gradué d’un minimum Min à un maximum Max l’échelle est va de Minà Max.L’étendue d’échelle est la différence entre le plus petit signal détecté et le plus grand perceptible sans risque de destruction pour l’appareil de mesure. Autrement dit ladifférence entre Max et Min (Max – Min).Un appareil juste à zéro, est correct en échelle (on dit aussi en étendue) lorsque la variableétant au maximum de l’échelle (valeur maxi mesurable par l’appareil), l’indication estaussi au maximum.Le défaut correspondant est un excès ou un manque d’étendue (on dit aussi excès oumanque d’échelle ou encore erreur de multiplication).

La linéarité :

Un appareil est linéaire lorsque, étant juste à zéro et en étendue, la variable prend lesvaleurs de 25 %, 50 %, 75 % de l’étendue, l’indication prend les mêmes valeurs 25 %, 50%, 75 % de l’étendue.Le défaut correspondant est l’erreur de linéarité, on dit aussi d’angularité.

I.6. Choix d’un appareil de mesure :

La définition par l’utilisateur du problème qu’il a besoin de résoudre est la première étape du processus de choix d’un instrument de mesure, étape dans laquelle il ne pourra compter que surlui-même.

Dans les différentes installations pétrolières, il est important de mesurer les différents paramètres physiques afin de pouvoir contrôler leur évolution dans le temps. Ces paramètres sont mesurés par des appareils appelés instruments de mesure.

Dans la pratique, il existe un nombre considérable de d’instruments de mesure. Le problème

majeur est de savoir lequel faut-il utiliser ?

Les critères de choix les plus essentiels sont :

Nature de la grandeur à mesurer

Pression, débit, niveau, etc. Nature de l’application :





- Installations domestiques,- Unités industrielles- Puit de pétrole- Etc.

Objet de la mesure :

- Indication- Enregistrement- Régulation- Etc.

Performances requises :

- Dynamique de la mesure ou rangeabilité- Précision, répétabilité dans la plage de mesure à couvrir- Amortissement du signal- Sensibilité-

Temps de réponse

Environnement physique et grandeurs d’influence :

- Températures ambiantes maximale et minimale au point d’installation- Pressions maximales- Humidité atmosphérique- Présence d’une atmosphère saline- Présence de vibrations- Présence de champs électromagnétiques rayonnés- Risque de foudre

Conditions d’installation :

- Sous abri ou à l’extérieur- Encombrement acceptable- Source d’énergie : nature, stabilité- Présence d’une atmosphère explosible.

Éléments économiques :

- Coût d’achat du débitmètre- Coût d’installation

-

Coût de fonctionnement- Coût de maintenance.

Environnement humain et commercial :

- Comment collègues et concurrents ont résolu le même problème- Notoriété du constructeur pressenti- Réputation du produit dont l’achat est envisagé- Compétence du personnel d’exploitation et de maintenance





- Crédibilité du service après-vente.

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