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RÉSUMÉ
Cet article décrit la méthode d’estimation des incertitudes de mesures liées aux résultats d’un essai au cône calorimètre selon la norme ISO 5660-1. Cette norme spécifie une méthode permettant d’évaluer des paramètres très importants, comme le débit calorifique, le taux de dégagement de fumée et la vitesse de perte de masse d’éprouvettes exposées à des niveaux d’éclairement énergétiques. Ces valeurs sont utilisées pour l’étude du comportement au feu de petits échantillons. La norme NF EN 45545-2 permet également de calculer le paramètre MARHE qui est important pour la protection contre les incendies dans les véhicules ferroviaires. Cet article détaille également l’incertitude de mesure liée à cette valeur.
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Emmanuelle BOUDINET-MARIE : Responsable métrologie interne - LIST, Luxembourg Institute of Science and Technology, Belvaux, Luxembourg
INTRODUCTION
Cet article a pour objet de décrire les différents calculs d’incertitudes liées aux résultats d’un essai au cône calorimètre selon la norme ISO 5660-1 dans le respect du Guide ISO/IEC 98-1 qui décrit le calcul des incertitudes de mesure ainsi que le Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure JCGM 100:2008 – GUM 1995. La norme ISO 5660-1 spécifie une méthode qui permet de calculer le débit calorifique et le taux de dégagement de fumée d’éprouvettes orientées horizontalement et exposées à des niveaux d’éclairement énergétique contrôlés au moyen d’une source externe. Le débit calorifique est déterminé en mesurant la consommation d’oxygène dérivée de la concentration d’oxygène, ainsi que le débit dans le conduit d’évacuation des produits de combustion.
Le taux de dégagement dynamique de fumée est calculé à partir d’une mesure d’atténuation d’un faisceau laser par le flux de produits de combustion. L’obscurcissement par la fumée est enregistré pendant toute la durée de l’essai que l’éprouvette s’enflamme ou non.
La norme NF EN 45545-2 permet également de calculer le paramètre MARHE qui est important pour la protection contre les incendies dans les véhicules ferroviaires. Cet article détaille également l’incertitude de mesure liée à cette valeur.
Pour chaque caractéristique associée à son calcul d’incertitude, un budget d’incertitudes sera établi selon les procédures du GUM dans le respect du guide ISO/IEC Guide 98-1 qui décrit le calcul des incertitudes de mesure. Les méthodes utilisées pour calculer l’incertitude seront décrites clairement et une liste de toutes les composantes de l’incertitude sera établie.
Les calculs d’incertitudes présentés dans l’article supposent par défaut que les grandeurs sont indépendantes étant donné qu’aucune corrélation n’a été identifiée.
De plus, certaines données numériques utilisées dans l’article ne sont pas universelles mais proviennent soit des étalonnages, soit de données constructeurs, soit d’estimations. Certaines valeurs numériques proviennent d’un retour d’expérience personnel.
Le calcul d’incertitude présenté dans cet article est un exemple de calcul qui n’a pas vocation à être universel. D’autres utilisateurs de cône calorimètre peuvent ainsi déployer un autre calcul avec des hypothèses statistiques ou mathématiques différentes ou des valeurs de paramètres d’entrée différents, selon leur propre retour d’expérience utilisateur ou de données à leur disposition ou de facteurs d’influence qui ont pu être étudiés (dérive annuelle des capteurs, erreur de représentativité, incertitude d’étalonnage, sensibilité à la température ambiante, sensibilités aux vibrations…).
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Principe
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1. Rappel : évaluation de l’incertitude type selon le GUM
1.1 Modélisation du mesurage
Dans de nombreux cas, un mesurande Y n’est pas mesuré directement mais il est déterminé à partir de N autres grandeurs X 1, X 2, …, XN à travers une relation fonctionnelle :
avec Y résultat de mesure,
Xi grandeurs d’entrée.
HAUT DE PAGE1.2 Évaluation des incertitudes types
Pour rappel et d’après le GUM, les définitions suivantes seront utilisées :
Incertitude de mesure : paramètre, associé au résultat d’un mesurage, qui caractérise la dispersion des valeurs qui pourraient raisonnablement être attribuées au mesurande.
Incertitude type : incertitude du résultat d’un mesurage exprimée sous la forme d’un écart type.
Incertitude élargie : grandeur définissant un intervalle, autour du résultat d’un mesurage, dont on puisse s’attendre à ce qu’il comprenne une fraction élevée de la distribution des valeurs qui pourraient être attribuées raisonnablement au mesurande.
Facteur d’élargissement : facteur numérique utilisé comme multiplicateur de l’incertitude type composée pour obtenir l’incertitude élargie.
Incertitude type relative : quotient de l’incertitude type par la valeur absolue de la valeur mesurée.
Le modèle mathématique étant déterminé, les incertitudes types de chacune des grandeurs d’entrée doivent être évaluées.
Il existe deux méthodes d’évaluation pour ces incertitudes types :
Évaluation de type A (de l’incertitude) : méthode...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUILLAUME (E.), MARQUIS (D.), SARAGOZA (L.), YARDIN (C.) - Incertitude sur la mesure par un « cône calorimètre » du dégagement de chaleur produit lors de la combustion d’un matériau – Uncertainty on heat release rate measurement with cone calorimeter during the combustion of a material. - Revue française de métrologie, n° 31, vol. 2012-3, p. 3-11.
NORMES
-
Essais de réaction au feu – Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse – Partie 1 : débit calorifique (méthode au calorimètre à cône) et taux de dégagement de fumée (mesurage dynamique). - ISO 5660-1 - 2015
-
Applications ferroviaires – Protection contre les incendies dans les véhicules ferroviaires – Partie 2 : exigences du comportement au feu des matériaux et des composants. - NF EN 45545-2 - 2020
-
GUM 1995 with minor corrections Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement/Évaluation des données de mesure – Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure. - JCGM 100 - 2008
-
Essais au feu – Incertitude de mesures dans les essais au feu. - ISO 29473 - 2010
-
Incertitude de mesure – Partie 1 : introduction à l’incertitude de mesure. - ISO/IEC Guide 98-1 : 2009 -
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