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04/10/2008DOCUMENTATIONDossier dlivr pour


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Traabilit des instrumentsde mesure de temprature

par Georges BONNIERConsultantAncien Directeur adjoint de lINM (CNAM)

et Franoise LE FRIOUSCharge de programmes R&D au Laboratoire national de mtrologie et dessais LNEs autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur R 2 511 1

une manire gnrale, lamlioration de lefficacit des processus passepar la garantie de lexactitude des valeurs dlivres par les appareils de

mesure. Pour rpondre ce besoin, qui se manifeste dailleurs pour toutes lesgrandeurs physiques, il faut disposer de rfrences sres et de moyens de trans-frer ces rfrences dune tape lautre de la chane dtalonnage, cest--diredepuis la rfrence nationale jusqu la mesure industrielle. Le processus quivient dtre dcrit nest rien dautre que la mise en place des mthodes destines tablir la traabilit des mesures.

Ce dossier cherche illustrer la notion de traabilit au sein des chanes dtalon-nage en prenant lexemple des mesures de temprature. La temprature est eneffet une grandeur qui influence de trs nombreux processus scientifiques, techni-ques ou industriels et sa mesure est donc effectue des milliers de fois chaque jour.

Aprs une description sommaire du systme dtalonnage franais, la chanedtalonnage Temprature est prsente partir des moyens et mthodespermettant de raccorder les instruments de mesure de temprature. Puis lesmthodes dvaluation des incertitudes associes au processus dtalonnagesont illustres par lexemple de ltalonnage par comparaison dun couplethermolectrique.

1. Traabilit mtrologique........................................................................ R 2 511 2

2. Structure franaise des chanes dtalonnage ................................ 22.1 Laboratoire national de mtrologie (LNM)................................................ 2

2.1.1 Mise en place des rfrences nationales.......................................... 22.1.2 Transfert des rfrences nationales .................................................. 22.1.3 Situation internationale : le MRA ...................................................... 2

2.2 Laboratoires accrdits............................................................................... 32.3 Laboratoires industriels .............................................................................. 3

3. Chane dtalonnage de temprature................................................. 33.1 Mise en place des rfrences nationales de temprature ....................... 33.2 Transfert des rfrences nationales ........................................................... 4

3.2.1 talonnage aux points fixes .............................................................. 43.2.2 talonnage par comparaison............................................................. 43.2.3 Incertitude dtalonnage .................................................................... 5

3.3 Traabilit des grandeurs thermiques ....................................................... 63.3.1 Humidit.............................................................................................. 63.3.2 Grandeurs thermiques lies la conduction ................................... 63.3.3 Grandeurs thermiques lies au rayonnement ................................. 6

4. Conclusion ................................................................................................. 6

Rfrences bibliographiques ......................................................................... 7

D


TRAABILIT DES INSTRUMENTS DE MESURE DE TEMPRATURE _______________________________________________________________________________

R 2 511 2

1. Traabilit mtrologique

La notion de traabilit se prsente sous deux aspects : le premier conduit ce que lon appelle la traabilit documen-

taire. Il est dfini dans les termes et dfinitions de lISO 9000 [1]comme laptitude retrouver lhistorique, lutilisation ou lempla-cement de ce qui est examin ;

le second aspect, parfois appel traabilit technique, estdfini par le Vocabulaire international des termes fondamentaux etgnraux de mtrologie [2] comme la proprit du rsultat dunmesurage ou dun talon tel quil puisse tre reli des rfrencesdtermines, gnralement des talons nationaux ou internatio-naux, par lintermdiaire dune chane ininterrompue de comparai-sons ayant toutes des incertitudes dtermines. La liaison auxtalons est appele raccordement aux talons .

La traabilit des mesures ne peut tre tablie que si les deuxaspects voqus existent simultanment. Il se peut que la mise enuvre de ces notions conduise au besoin de lexistence de deuxmtiers diffrents. Cest probablement la raison qui a conduit lacration en juillet 1994 dun organisme daccrditation le Cofrac,spar de lorganisme responsable des talons nationaux demesure. Le Laboratoire national de mtrologie et dessais (LNE), entant quinstitut nationalet la diffusion des rfmtrologie. En rsumdocumentaire tandis qutraabilit technique.

Dans une chane dchaque maillon est relicaractre technique. Letransfert de rfrences.

2. Structudes cha

Une chane dtalonlaboratoire national de un laboratoire accrditmesure (figure 1). Dansgue selon le type dinstles grandeurs drivesbase.

2.1 Laboratoire(LNM)

2.1.1 Mise en plac

Le Laboratoire nationen place, de maintenirfrences nationales. units du Systme inteunits de base (le kelvbreuses units drives

Afin de couvrir tous est rpartie en Francmtrologie : le LNE, le le LNE-SYRTE lObs

laboratoires associs pour des grandeurs bien identifies. Ces labo-ratoires sont fdrs par le Laboratoire national de mtrologie etdessais (LNE) qui pilote donc la mtrologie franaise et assure le

Figure 1 Structure franaise des chanes dtalonnage

LNM/LA

talons nationauxTransfert aux utilisateurs

Laboratoires accrditstalonnages

Mesures industrielles

ISO/CEI 17025

ISO/CEI 1702504/10/2008DOCUMENTATIONDossier dlivr pour

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de mtrologie, a pour rle la mise en placerences nationales dans le domaine de la, le Cofrac sintresse plutt la traabilite le LNE est essentiellement concern par la

talonnage, telle que celle des tempratures, aux maillons adjacents par des relations s relations entre maillons seffectuent par le

re franaisenes dtalonnage

nage a schmatiquement trois maillons, lemtrologie LNM (ou laboratoire associ LA), par le Cofrac et lutilisateur final qui fait la la pratique, cette chane peut tre plus lon-rument de lutilisateur et plus ramifie pour qui se raccordent plusieurs grandeurs de

national de mtrologie

e des rfrences nationales

al de mtrologie a pour mission de mettrer au meilleur niveau et de transfrer lesCes dernires sont les matrialisations desrnational dunits (SI) [3], en premier lieu lesin pour la temprature) et aussi de nom- utiles aux industriels.

les domaines mtrologiques, cette missione entre quatre laboratoires nationaux deLNE-INM au CNAM, le LNE-LNHB au CEA etervatoire de Paris, auxquels sajoutent six

rle dinstitut franais de mtrologie, comme le faisait auparavant leBureau national de mtrologie. Celle volution de structure sestproduite dbut 2005 comme expliqu en [R 60v2], rf. [4].

2.1.2 Transfert des rfrences nationales

Le transfert des rfrences nationales aux utilisateurs est effectu,pour la toute premire tape, par le LNM (ou LA) qui raccorde lta-lon de rfrence dun laboratoire accrdit pour effectuer des ta-lonnages. Le LNM dlivre un certificat dtalonnage portant, lelogotype de son tablissement avec la mention du Laboratoirenational dtalonnage, le nom de la chane dtalonnage et, sil estaccrdit Cofrac, le logo Cofrac talonnage. Lorsque ltalonnageest effectu dans le cadre de lArrangement de reconnaissancemutuelle (MRA) sign par les instituts nationaux de divers pays, lamention suivante est indique dans le certificat dtalonnage.

Ce certificat est en accord avec les aptitudes en matire demesures et dtalonnage (CMC) figurant dans lannexe C de lArran-gement de reconnaissance mutuelle (MRA) rdig par le Comitinternational des poids et mesures (CIPM). Daprs les termes duMRA, tous les laboratoires participants reconnaissent rciproque-ment la validit des certificats dtalonnage et de mesurage pour lesgrandeurs, domaines et incertitudes de mesure mentionns danslannexe C (pour plus de dtails, voir http://www.bipm.org).

2.1.3 Situation internationale : le MRA

Lors dune runion qui sest tenue Paris le 14 octobre 1999, lesdirecteurs des laboratoires nationaux de mtrologie (le Bureaunational de mtrologie pour la France) de trente-huit tats membresde la Convention du Mtre et les reprsentants des organisationsinternationales ont sign lArrangement de reconnaissance mutuelledes talons nationaux de mesure et des certificats dtalonnage etde mesurage mis par les laboratoires nationaux de mtrologie. Cetarrangement de reconnaissance mutuelle rpond au besoin accrude disposer dun dispositif ouvert, transparent et global, capable defournir aux utilisateurs des informations quantitatives fiables surlquivalence des certificats dtalonnages mis par les laboratoiresnationaux de mtrologie et doffrir un fondement technique desaccords plus larges ngocis dans le cadre du commerce, du ngoceet des rglements internationaux.



_______________________________________________________________________________ TRAABILIT DES INSTRUMENTS DE MESURE DE TEMPRATURE


Le degr dquivalence est dtermin par les rsultats des compa-raisons internationales. Sil nest pas possible de tout comparer, lestravaux ne peuvent pas nanmoins se limiter la comparaison desrfrences relatives aux units de base. Des comparaisons cls ont t choisies pour comparer les principales techniques dans cha-que domaine mtrologique.

Dans le cadre du MRA, les organisations rgionales sont gale-ment amenes organiser des comparaisons cls selon les mmesprocdures. Cela permet de nombreux pays dtablir leur degrdquivalence.

Site internet du BIPM : http://www.bipm.org.

2.2 Laboratoires accrdit

Le laboratoire dtalonnage accrdit appublique ou prive. Il est raccord un Lraccordement des talons de rfrencemesure des utilisateurs industriels (internprise dont il dpend). Cette opration esvrance dun certificat dtalonnage. accrditation par le Cofrac, le certificat dtype de ltablissement, du Cofrac-talonndtalonnage (pour les tempratures : chaprature).

Le Cofrac est signataire de laccord mude reconnaissance mutuelle pour les esscertification entre les organismes accrdipean co-operation for Accreditation). Dequivalents existent pour les essais et les national Laboratory Accreditation Cooperasystmes qualit (IAF : International Accre

La reconnaissance internationale desentre laboratoires nationaux de mtrologeuropen garantissent la reconnaissance ges entre laboratoires accrdits. Ces

permettent, dans de trs nombreux cas, de soulever une grande par-tie des obstacles qui sopposent la circulation internationale desproduits.

2.3 Laboratoires industriels

Le laboratoire dtalonnage industriel non accrdit (mais il peutltre), dont les missions gnrales sont la conservation des rfrencesmtrologiques de lentreprise et ltalonnage des instruments demesure, est raccord un laboratoire accrdit. Ces laboratoiresindustriels dlivrent des certificats dtalonnage pour la socitdont ils dpendent.

Les instruments ainsi talonns permettent aux entreprisesdeffectuer des mesures traables aux rfrences nationales.

3. Chane dtalonnage

Toutes ces comparaisons et leurs rsultats sont consultablessur le site internet du BIPM (Annexe B du MRA). Ces rsultatssont galement utiliss pour valider les possibilits dtalon-nage des laboratoires nationaux de mtrologie (CMC) consul-tables sur le site internet du BIPM (Annexe C du MRA).

Dans le domaine des tempratures, dix comparaisons cls ont torganises entre 1997 et 2005 dont certaines sont encore en cours deralisation ou danalyse. Une dentre elles, la comparaison CCT-K3(entre 83 K et 660 C) couvre le plus large effet, elle avait pour but de comparer les claboratoires participants, cest--dire leur ament de rfrence dans ce domaine quetance de platine. Les rsultats sont publisde tempratures, il est possible de connades 15 laboratoires nationaux participants dans le monde entier. Les organisations rlanc des comparaisons similaires CCT-K3lement destins tre diffuss par le site in

Des renseignements dtaills conceaccrdits composant les chanes dtacelle de Temprature, sont prsents Cofrac (http://www.cofrac.fr).s autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur R 2 511 3

s

partient une entrepriseNM (ou LA) et effectue le ou des instruments dees ou externes lentre-

t sanctionne par la dli-Dans le cadre dune

talonnage porte le logo-age et le nom de la chanene dtalonnage de tem-

ltilatral europen (MLA)ais, les talonnages et lats membres dEA (Euro-s accords internationauxtalonnages (ILAC : Inter-tion) et la certification deditation Forum).

certificats dtalonnageie et laccord multilatraldes certificats dtalonna-

diffrentes dispositions

de temprature

Deux laboratoires nationaux sont chargs du domaine destempratures : le LNE-INM, pour les activits mtrologiques surlunit (le kelvin) et les chelles de temprature, et le LNE, pour letransfert des rfrences nationales de temprature.

Raccorder un instrument de mesure de temprature revient ta-blir la traabilit de cet instrument jusqu la rfrence nationale detemprature. La technique de raccordement dpend la fois dudomaine de tempratures et de lexactitude finale souhaite.

3.1 Mise en place des rfrences nationales de temprature

Nous nous limitons ici au domaine de temprature le plus cou-ramment utilis, celui de lEIT-90.

LEIT-90 est fonde sur les valeurs des tempratures assignes un certain nombre dtats dquilibre reproductibles (points fixes dedfinition) et sur des instruments spcifis, talonns ces temp-ratures. Linterpolation entre les tempratures des points fixes estralise au moyen de formules servant tablir la relation entre lesindications de ces instruments et les valeurs T90 des tempraturesdfinies dans lchelle.

Les points fixes de dfinition sont tablis en ralisant les tatsdquilibre entre deux ou trois phases de substances pures. Letableau 1 indique ces tats dquilibre et les valeurs de la tempra-ture T90 qui leur sont assignes.

Dune faon trs simplifie, cette chelle est organise de lamanire suivante.

domaine dapplications. Enhelles de temprature des

ptitude talonner linstru-st le thermomtre rsis- et donc, dans ce domainetre le degr dquivalence(dont le LNE-INM), rpartisgionales de mtrologie ont. Leurs rsultats sont ga-ternet du BIPM.

rnant les laboratoireslonnage, en particuliersur le site internet du

Le kelvin est dfini comme tant la fraction 1/273,16 de la tem-prature thermodynamique du point triple de leau. Mais, enpratique, les rfrences de temprature sont la matrialisationde lchelle Internationale de Temprature de 1990 (EIT-90) au-dessus de 0,65 K [5] et de lchelle Provisoire pour les BassesTempratures (EPBT-2000) entre 0,9 mK et 1 K [6].



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(0)

De 0,65 K 5 K, la pression de vapeur dedinterpolation spcifi

De 3 K 26 K, lcgaz utilis en instrumesont les points triples d3 K et 5 K.

Dans la gamme dthermomtre rsistanpoints fixes. Linterpolaune fonction de rfrenrence possde une for0 C. Les coefficients denage aux points fixes.

Au-dessus de 962Planck tablit lchelle conglation de largent(1 084,62 C).

LEIT-90 est une chelsont les meilleures appmodynamiques des pomeilleure que celle avedynamique des points f

Le LNE-INM ralise lde cellules thermomtrCes dispositifs, constadexactitude, constituen

Tableau 1 Points fixes de dfinition de lEIT-90

Temprature Substance tat

T90(K) t90 (C)

3 5 270,15 268,15 He V

13,803 3 259,346 7 e-H2 T

17 256,15 e-H2 V

20,3 252,85 e-H2 V

24,556 1 248,593 9 Ne T

54,358 4 218, 791 6 O2 T

83,805 8 189,344 2 Ar T

234,315 6 38,834 4 Hg T

273,16 0,01 H2O T

302,914 6 29,764 6 Ga F

429,748 5 153,598 5 In C

505,078 231,928 Sn C

692,677

933,473

1 234,93

1 337,33

1 357,77

La nature du point fixe V = point de vapeur saT = point tripleF = point de fusionC = point de conglatioe-H2 = hydrogne

molculaires ortho et p

Figure 2 Chane dtalonnage temprature

Utilisateurs des instruments de mesure

Raccordement aux points fixes

talonnages par comparaison

Mesures industrielles

Matrialisation de lEIT-90 : 17 points fixes

Laboratoires accrdits talonnage

LNETransfert aux utilisateurs

LNE-INMtalons nationaux04/10/2008DOCUMENTATIONDossier dlivr pour


temprature est dfinie par le thermomtre lhlium en association avec des quations

es.

helle est dfinie laide dun thermomtre nt dinterpolation. Les points dtalonnage

u non et de lhydrogne, plus un point entre

e 14 K 962 C, linstrument spcifi est lece de platine talonn diffrentes sries detion entre ces points fixes se fait en utilisantce et une fonction cart. La fonction de rf-me diffrente au-dessous et au-dessus de la fonction cart sont dtermins par talon-

C : le pyromtre optique associ la loi de partir de lun quelconque des points de

(961,78 C), de lor (1 064,18 C) ou du cuivre

le prcise. Les valeurs obtenues en lutilisantroximations actuelles des tempratures ther-ints fixes, mais son exactitude ne peut trec laquelle est connue la temprature thermo-ixes.

ensemble de ces points fixes sous la formeiques associes des enceintes thermiques.mment maintenus leur meilleur niveaut les rfrences nationales.

3.2 Transfert des rfrences nationales

Les rfrences nationales tant tablies, il faut maintenant lestransfrer vers les laboratoires dtalonnage. Nous nous limitons ici examiner les techniques de transfert associe au domaine de tem-pratures le plus courant, cest--dire entre 0 C et 1 000 C.

La chane dtalonnage temprature est donne sur la figure 2.

3.2.1 talonnage aux points fixes

Le premier niveau de raccordement, entre le LNE-INM et le LNE,est effectu par lintermdiaire de cellules points fixes. Ces cellulessont ensuite utilises par le LNE pour talonner les rfrences deslaboratoires de la chane (des cellules points fixes ou, le plus sou-vent, des thermomtres rsistance de platine).

Les instruments ainsi talonns deviennent les instruments derfrence pour les laboratoires dtalonnage. Ils sont utiliss pourtalonner leurs instruments de travail.

3.2.2 talonnage par comparaison

Les instruments de rfrences du laboratoire dtalonnage accr-dit sont essentiellement des thermomtres rsistance deplatine talon ; ceux du laboratoire dtalonnage industriel (accr-dit ou non) sont plutt des thermomtres rsistance de platineindustriels ou des thermocouples en mtal noble voire en mtalcommun.

Le raccordement seffectue, dans ce cas, par comparaison au ther-momtre de rfrence.

Pour effectuer un talonnage par comparaison, le thermomtre talonner et linstrument de rfrence sont placs dans une enceinteisotherme (par exemple un bain liquide ou un bloc mtallique dansun four lectrique). Ensuite, les comparaisons des rponses de cesdeux instruments sont effectues de nombreuses tempratures enfonction de lincertitude souhaite.

En effectuant une slection des thermomtres talonns, les labo-ratoires constituent des talons de travail.

419,527 Zn C

660,323 Al C

961,78 Ag C

1 064,18 Au C

1 084,62 Cu C

est indique par les abrviations suivantes :turante

n la composition dquilibre des varitsara





3.2.3 Incertitude dtalonnage

Lexactitude dpend, naturellement, de la qualit du thermomtre talonner et de la procdure de mesure. Lestimation des incertitu-des associes est tablie selon une mthode dcrite dans le Guidepour lexpression de lincertitude de mesure [7].

Aprs avoir rappel les grandes lignes de la mthode, nousvoyons son application au sein de la chane de temprature.

Ce guide distingue explicitement deux mthodes dvaluation desincertitudes, baptises type A et type B.

3.2.3.1 Incertitudes estimes par une mthode de type A

Les mthodes de type A utilisent des outils statistiques. Les com-posantes ainsi estimes ne sont pas identifies ni apprcies indivi-duellement. Elles caractrisent la rptabilit des mesures ou lafidlit du procd.

Elles sont gnralement apprcies par le calcul de lcart-typeexprimental, Sx, ou mieux par lcart-type sur la moyenne, ,quand le rsultat de mesure est donn par la moyenne de n mesura-ges, supposs former un chantillon alatoire (n mesures xi ind-pendantes issues dune mme population mre). La plupart dutemps, lvaluation de lcart-type et de la moyenne ne pose gurede problme, les n mesures tant clairement identifies. La vrifica-tion de lhypothse dindpendance est omise.

3.2.3.2 Incertitudes estimes par une mthode de type B

Ce sont toutes les autres incertitudes, que lon peut en principeidentifier et valuer sparment. Un des grands intrts de lamthode est sans doute dobliger lexprimentateur analyser sonexprience, rpertorier toutes les causes derreur et essayer deles chiffrer. Nous avons vu que cette dernire tape passait souventpar une analyse statistique des rsultats, bien quil sagisse de gran-deurs non alatoires, et cela a pu porter confusion et donnerlimpression de prendre en compte plusieurs fois la mme chose.Une analyse dtaille de ce que lon chiffre exactement permet dyremdier.

Ltablissement des incertitudes valuables par des mthodes detype B est en fait ltape la plus importante de toute la procdure, lesincertitudes values par une mthode de type A pouvant treconsidres gnralement comme ngligeables puisquil suffit pourles rduire, en principe, daugmenter le nombre de mesures.

3.2.3.3 Application ltalonnage par comparaisondun couple thermolectrique

Dans beaucoup de cas, une liste type , que lexprimentateurnaura plus qu remplir le moment venu, peut tre tablie. Prenons,par exemple, le cas de ltalonnage dun thermocouple parcomparaison : le thermocouple est plong conjointement avec unthermomtre talon ( rsistance par exemple) dans un bain tem-prature fixe (figure 3).

La diffrence entre rptabilit et retoujours correctement apprcie. La retude dun procd de mesure fournalors quun des facteurs dinfluence a chla rptabilit o toutes les conditions ses inchanges. On parle aussi de staterme. La difficult vient souvent du moins un des paramtres a chang dutemps. Ltude de ces deux caractristiqula statistique, mais la reproductibilit espar une mthode de type B puisque saduellement dtecte.

S x

de

Incermilieu

Incertitudes lies linstrument talon

Mesure de ltalons autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur R 2 511 5

plus dlicate et souventLa liste suivante peut tre tablie o chaque composante est un

quivalent dcart-type exprim en C.

a) incertitudes provenant du thermomtre talon :a1 incertitude dtalonnage, estime daprs les rsultats du

laboratoire accrdit ou des tudes pralables, tenant compte desdrives depuis le dernier talonnage ;

a2 incertitudes de mesure, estimes daprs les caractristi-ques de linstrument de mesure utilis ;

a3 incertitudes dorigine thermique, dues au montage de lins-trument qui, comme on le sait, ne mesure que sa propre tempra-ture (auto-chauffement, par exemple sil sagit dun thermomtre rsistance) ;

a4 incertitudes provenant du fait que la mesure ne se fait pasdans les mmes conditions que celles de ltalonnage (courant demesure diffrent, ancrage thermique diffrent).

productibilit nest pasproductibilit est lapti-ir les mmes rsultatsang, par opposition

de mesure sont suppo-bilit long et courtfait quen pratique aune mesure lautre : lees peut tre traite par

t gnralement estime cause peut tre indivi-

Figure 3 talonnage par comparaisondun capteur de temprature

Milieu comparaison

titudes lies au de comparaison

Incertitudes lies linstrument talonner

Mesure de linstrument talonner



R 2 511 6

b) incertitudes provenant du thermocouple talonner :

b1 incertitudes instrumentales proprement dites (daprs lescaractristiques du voltmtre : linarit, exactitude, emploi dans lesconditions prconises par le constructeur) ;

b2 incertitudes dorigine lectrique (f.e.m. parasites, inhomog-nits des fils, tempratures diffrentes des bornes de raccorde-ment, shunts) ;

b3 incertitudes dorigine thermique (profondeur dimmersion) ;b4 incertitudes dues au caractre propre du thermocouple :

cordons de compensation, soudure froide, vieillissement...

c) incertitudes dues au bain :

c1 stabilit du bain ;c2 homognit du bain.

Daprs cette liste apparat la difficult de cerner les diffrentescomposantes de lincertitude individuellement.

3.3 Traabilit des grandeurs thermiques

Dans la chane dtament les raccordemendites drives de la temtraabilit de ces granpratique primordial. Il changes thermiques lhumidit dans les gazticulire Hygromtrieques, raccorde la tem

3.3.1 Humidit

Pour les rfrences nTechnique des Industriecomme Laboratoire assliser les rfrences natitriels, compte tenu de araulique.

Depuis 1994, les nomants), dvelopps en permis de prendre comdans les saturateurs. Cgele (Tf), exprime enune pression donne laquelle le gaz humide lhumidit est relie duture, donc lEIT-90. Lintance de platine associ

3.3.2 Grandeurs thermiques lies la conduction

Les changes thermiques par conduction mettent en jeu troisgrandeurs qui sont lies entre elles ( = Cpa) par la masse volumi-que du matriau ( en kg m3) :

la conductivit thermique ( ), exprime en W m1 K1, tra-duit laptitude du matriau transmettre la chaleur par conduction ;

la diffusivit thermique (a), exprime en m2 s1, informe surla vitesse de propagation de la chaleur dans le matriau ;

la capacit thermique massique (Cp), exprime en J kg1

K1,indique laptitude du matriau emmagasiner de la chaleur.

Les missions de mise en place et de transfert des rfrences natio-nales sont confies au LNE qui a ralis des bancs de mesure pources trois grandeurs ainsi que pour la dilatation linique thermique.

3.3.3 Grandeurs thermiques lies au rayonnement

Les changes thermiques par rayonnement sont essentiellementcaractriss par lmissivit du matriau, grandeur sans dimension.Lmissivit est une proprit qui caractrise laptitude dun mat-riau changer de la chaleur par rayonnement.

Elle peut tre mesure dans une direction donne (missivit

Humidit 04/10/2008DOCUMENTATIONDossier dlivr pour


lonnage Temprature sont traits gale-ts des mesures de grandeurs thermiques,prature (figure 4). En effet, pour assurer ladeurs, la temprature revt un caractresagit des grandeurs qui caractrisent les

conductifs ou radiatifs. De plus, bien que fasse lobjet dune chane dtalonnage par-, cette grandeur est, pour des raisons prati-prature.

ationales en hygromtrie, le CETIAT (Centres Arauliques et Thermiques) a t dsignoci au LNE pour assurer la mission de ra-onales et les moyens de transfert aux indus-lintrt de cette grandeur dans lindustrie

uveaux moyens (saturateurs plus perfor-France pour ltalonnage dhygromtres, ontme rfrence la temprature de lair humideomme la temprature de rose (Td) ou de kelvin, est la temprature du gaz humide, avec un rapport de mlange constant, est satur par rapport leau (ou la glace),n point de vue mtrologique la tempra-strument talon est un thermomtre rsis- un gnrateur dair humide.

directionnelle) et pour une longueur donde spcifique (missivitspectrale). Lmissivit est indispensable pour la mesure dune tem-prature par rayonnement (pyromtrie optique) mais galementpour effectuer un bilan thermique complet dun systme. Bien queles mesures des proprits thermoradiatives mettent en uvre destechniques radiomtriques, elles sont classes dans le domaine grandeurs thermiques car elles sont utilises pour calculer latemprature de luminance des corps noirs par lintermdiaire de laloi de Planck. Le laboratoire charg de ces rfrences nationales estle LNE.

4. Conclusion

La traabilit des mesures aux rfrences nationales mise enplace dans les chanes dtalonnage permet de garantir la qualitdes rsultats.

Dans le domaine des tempratures, les incertitudes sur un talon-nage ralis avec soin au sein dun laboratoire accrdit sont typi-quement de 0,05 K pour les tempratures infrieures 100 K,0,2 K de la temprature ambiante environ 400 C, 0,5 K de400 C 1 000 C et 1 C 2 C au-del.

Il est plus difficile de donner des chiffres pour les incertitudesassocies aux talonnages effectus au sein des laboratoires demtrologie industriels car ces incertitudes dpendent beaucoup tropde la nature trs diverse des instruments talonner et des condi-tions dtalonnage ou de mesure.

Figure 4 Relations entre les grandeurs thermiques et la temprature

Conductivitthermique

Diffusivitthermique

Capacitthermique

missivit

Temprature





Cest lutilisateur de linstrument talonn destimer lincertitudesur la mesure effectue avec cet instrument. Il est de sa responsabi-lit dtablir son propre budget dincertitudes.

Outre le certificat dtalonnage, il faut donc se procurer les indica-tions ncessaires pour corriger un talonnage fait dans desconditions standards par le laboratoire amont. Cela suppose une

troite collaboration entre le laboratoire dtalonnage et lutilisateuret lindication prcise par le premier des conditions dans lesquellesltalonnage a t ralis.

On conoit bien quune chane dtalonnage ne se rduit pas une structure formelle ; cest galement un lieu dchange dinfor-mations mtrologiques.

Rfrences bibliographiques

[1] NF EN ISO 9000. Systmes de managementde la qualit. Principes essentiels et vocabu-laire. p. 12, 3.5.4. Octobre 2005 http://bipm.org/en/publications.

[2] NF X 07-001. Normes fondamentales. Voca-bulaire international des termes fondamen-taux et gnraux de mtrologie. p. 47, 6.10.Dcembre 1994.

[3] Le systme international dunits. Brochuredu BIPM, 7e dition de 1998 et supplment de2000 la 7e dition, documents accessiblessur le site web http://www.bipm.org/en/publications.

[4] ERARD (L.). Organisation de la mtrologieen France. Le LNE, Techniques de lingnieur,Trait Mesures. Gnralits R 60v2, 2006.

[5] Complments dinformation lchelle inter-nationale de temprature de 1990. Monogra-phie du BNM, no 17, BNM, 1998, Annexe 1.

[6] Procs verbaux de la 89e session du CIPM.Tome 68, pp. 62-64. Octobre 2000.

[7] NF ENV 13005. Guide pour lexpression delincertitude de mesure. Afnor, aot 1999.s autorisation du Centre franais dexploitation du droit de copie est strictement interdite. Techniques de lIngnieur R 2 511 7

Traabilit des instruments de mesure de temprature1. Traabilit mtrologique2. Structure franaise des chanes dtalonnage2.1 Laboratoire national de mtrologie (LNM)2.1.1 Mise en place des rfrences nationales2.1.2 Transfert des rfrences nationales2.1.3 Situation internationale: le MRA

2.2 Laboratoires accrdits2.3 Laboratoires industriels

3. Chane dtalonnage de temprature3.1 Mise en place des rfrences nationales de temprature3.2 Transfert des rfrences nationales3.2.1 talonnage aux points fixes3.2.2 talonnage par comparaison3.2.3 Incertitude dtalonnage3.2.3.1 Incertitudes estimes par une mthode de type A3.2.3.2 Incertitudes estimes par une mthode de type B3.2.3.3 Application ltalonnage par comparaison dun couple thermolectrique

3.3 Traabilit des grandeurs thermiques3.3.1 Humidit3.3.2 Grandeurs thermiques lies la conduction3.3.3 Grandeurs thermiques lies au rayonnement

4. ConclusionRfrences bibliographiques

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