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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article [R2030] intitulé « Étalons de pression » rédigé par Jean-Claude LEGRAS et paru en 2003.
RÉSUMÉ
La pression est une unité dérivée du système SI. Un pascal (Pa) est la pression engendrée par une force de 1 newton uniformément répartie sur une surface de 1 mètre carré. Cet article explique comment mesurer la pression, d'abord en créant un étalon de pression statique, puis les méthodes utilisables en fonction des niveaux de pression. Toute la chaîne d'étalonnage est présentée, avec une mention spéciale pour les incertitudes créées tout au long de la chaîne.
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Pressure is a unit derived from the SI system. A pascal (Pa) is the pressure generated by a force of 1 newton evenly uniformly distributed over an area of 1 square meter. This article explains how to measure pressure, first by creating a static pressure standard, and then the methods you can use depending on the pressure levels. The entire calibration chain is presented, with special mention for the uncertainties created throughout the chain.
Auteur(s)
-
Pierre OTAL : DESS physique des capteurs et systèmes de mesure - Responsable du département Masse et grandeur dérivées au Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE)
INTRODUCTION
La grandeur pression est, en termes de métrologie, une unité dérivée du Système international, à partir de la masse, de la longueur et du temps. L’unité SI de pression est le pascal (Pa) qui est la pression engendrée par une force de un newton uniformément répartie sur une surface de un mètre carré. On conçoit d’après cette définition que le pascal est une unité très petite : la pression atmosphérique, qui nous est très familière, en compte environ 100 000 au niveau de la mer. Aussi les unités plus usuelles, qui tendent à devenir le kilopascal (kPa) et le mégapascal (MPa), sont le millibar (mbar, 1 mbar = 0,1 kPa) et le bar (bar, 1 bar = 0,1 MPa).
Après un rappel des différentes techniques utilisées pour créer un étalon de pression statique, les méthodes utilisées pour disséminer l’unité de pression sur tout le domaine industriel d’une pression de quelques pascals à 1 GPa (ou 10 000 bar) sont décrites.
Cette dissémination se décline en termes de moyens et de méthodes d’étalonnage. Elle est abordée sous l’angle de la chaîne d’étalonnage dont le but est de démontrer un rattachement ininterrompu aux étalons nationaux et internationaux. Dans les méthodes décrites, une bonne part est faite aux différentes composantes qui permettent la propagation de l’incertitude d’étalonnage vers l’incertitude d’utilisation.
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MOTS-CLÉS
balance de pression ensemble piston-cylindre coefficient de déformation Manomètre à colonne de liquide
KEYWORDS
pressure balance | piston-cylinder unit | pressure distorsion | liquid column manometer
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2003 par Jean-Claude LEGRAS
DOI (Digital Object Identifier)
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Estimation des incertitudes
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5. Méthodes d’étalonnage et de vérification
5.1 Montage expérimental
La figure 3 donne, à titre d’exemple, le schéma de principe à mettre en place pour l’étalonnage d’un instrument de mesure de pression de gaz. La source de pression est généralement une bouteille d’azote. Deux vannes de régulation dont les caractéristiques seront adaptées à la pression à générer sont utilisées pour respectivement une montée ou une descente rapide en pression. Un volume variable permet de faire varier le volume mort de l’installation et ainsi créer des variations fines de la pression.
Les mêmes éléments se retrouvent dans le cas d’une pression de liquide, où la source de pression est remplacée par un réservoir de liquide. Du fait de la faible compressibilité du liquide, une seule vanne d’isolement du réservoir suffit à gérer, avec le volume variable, la montée et la descente en pression.
HAUT DE PAGE5.2 Méthode d’exploitation du document d’étalonnage
Le certificat d’étalonnage donne des informations sur l’étalon dans des conditions spécifiques. Ces informations sont également fournies pour un nombre limité de points de pression. La situation idéale reviendrait à utiliser l’instrument dans les mêmes conditions, et pour les mêmes points de pression. Ce n’est bien sûr que rarement réalisable.
Il importe de définir des conditions d’utilisation et une méthode de calcul de la pression mesurée par l’instrument en fonction de l’information qu’il délivre au cours de son utilisation. Cette méthode peut être plus ou moins approfondie suivant l’objectif recherché en terme d’incertitude. Afin d’assurer la traçabilité de la méthode mise en œuvre, elle est décrite dans une procédure. Pour la mise en place de cette procédure, des informations peuvent être trouvées dans la norme NF EN ISO 10012.
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Méthodes d’étalonnage et de vérification
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEGRAS (J.C.) - La mesure des pressions statiques. - Monographie BNM, n° 12, Bureau National de Métrologie.
-
(2) - DIXON (W.J.), MASSEY (F.J), Jr - Introduction to Statistical Analysis. - Ed. McGraw Hill – Applied.
-
(3) - DRAPER (N.R.), SMITH (H.) - Regression Analysis. - 2d edition, Ed Wiley.
-
(4) - LEGRAS (J.C.), DELAJOUD (P.), HUOT (A.) - La référence nationale de pression du BNM dans le domaine de 5 à 200 MPa. - Bulletin d’Information du BNM, n° 48, avr. 1982.
-
(5) - LEGRAS (J.C.), SCHATZ (B.), DELAJOUD (P.) - La référence nationale de pression du BNM dans le domaine de 10 à 400 kPa. - Bulletin d’Information du BNM, n° 65, juil. 1982.
-
(6) - LE GUINIO (J.), LEGRAS (J.C.), EL-TAWIL (A.) - New...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Incertitude de mesure. Partie 3 : guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM : 1995). - NF ISO/IEC GUIDE 98-3 - 2014
-
Prescriptions générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. Indice de classement : X50-61. - NF EN ISO/CEI 17025 - 2017
-
Systèmes de management de la mesure – Exigences pour les processus et les équipements de mesure. - NF EN ISO 10012 - 2003
-
Valeur de la pesanteur terrestre. - NF X02-011 - 1974
-
Métrologie – Essais – Métrologie dans l’entreprise – Constat de vérification des moyens de mesure. - X07-011 - 1994
-
Métrologie – Métrologie dans l’entreprise – Certificat d’étalonnage des moyens de mesure. - FD X07-012 - 1995
-
Métrologie – Métrologie dans l’entreprise – Critères de choix entre vérification et étalonnage, utilisation et conservation...
ANNEXES
Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Bureau de normalisation de l’aéronautique et de l’espace, BNAE :
Bureau de recherches géologiques et minières, BRGM :
Bureau international des poids et mesures, BIPM (pour en savoir plus sur l’activité internationale en métrologie, l’accord de reconnaissance multilatéral et les comparaisons) :
Réseau national de la métrologie française (pour en savoir plus sur l’organisation de la métrologie en France) :
http://www.metrologie-francaise.lne.fr
Comité français d’accréditation, COFRAC (pour en savoir plus sur le système d’accréditation français) :
EURAMET :
European Cooperation for accreditation, EA (pour en savoir plus sur les systèmes d’accréditation européens) :
http://www.european-accreditation.org
Institut national de l'information géographique et forestière, IGN :
Organisation internationale de métrologie légale, OIML :
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1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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