Maîtriser la fiabilité de vos résultats de mesure et d’essais : répétabilité et reproductibilité des méthodes d’analyse

Avant toute chose, il est essentiel de comprendre les différents termes utilisés pour décrire les composantes des incertitudes de mesure. En matière de Métrologie, les définitions sont données par un document connu sous le nom de VIM (Vocabulaire international de la métrologie). Ce document est repris intégralement sous forme de norme ISO, puis repris dans la collection française de l’AFNOR sous la référence NF ISO/CEI Guide 99 (2011).

Répétabilité

Le VIM définit la répétabilité, suivant la définition 2.21.

Répétabilité de mesure, répétabilité

Fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de répétabilité.

Cette définition nous renvoie donc vers les deux définitions suivantes.

Fidélité de mesure, fidélité (2.15)

Étroitesse de l’accord entre les indications ou les valeurs mesurées obtenues par des mesurages répétés du même objet ou d’objets similaires dans des conditions spécifiées.

Note 1 : La fidélité est en général exprimée numériquement par des caractéristiques telles que l’écart-type, la variance ou le coefficient de variation dans les conditions spécifiées.

Note 2 : Les conditions spécifiées peuvent être, par exemple, des conditions de répétabilité, des conditions de fidélité intermédiaire ou des conditions de reproductibilité (voir l'ISO 5725-1 : 1994).

Note 3 : La fidélité sert à définir la répétabilité de mesure, la fidélité intermédiaire de mesure et la reproductibilité de mesure.

Note 4 : Le terme « fidélité de mesure » est quelquefois utilisé improprement pour désigner l'exactitude de mesure.

D’autres définitions nous sont encore nécessaires :

Condition de répétabilité (2.20)

Condition de mesurage dans un ensemble de conditions qui comprennent la même procédure de mesure, les mêmes opérateurs, le même système de mesure, les mêmes conditions de fonctionnement et le même lieu, ainsi que des mesurages répétés sur le même objet ou des objets similaires pendant une courte période de temps.

Reproductibilité de mesure, reproductibilité (2.25)

Fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de reproductibilité.

Condition de reproductibilité (2.24)

Condition de mesurage dans un ensemble de conditions qui comprennent des lieux, des opérateurs et des systèmes de mesure différents, ainsi que des mesurages répétés sur le même objet ou des objets similaires.

Note 1 : Les différents systèmes de mesure peuvent utiliser des procédures de mesure différentes.

Note 2 : Il convient qu'une spécification relative aux conditions contienne, dans la mesure du possible, les conditions que l'on fait varier et celles qui restent inchangées.

Justesse de mesure, justesse (2.14)

Étroitesse de l'accord entre la moyenne d'un nombre infini de valeurs mesurées répétées et une valeur de référence.

Note 1 : La justesse de mesure n'est pas une grandeur et ne peut donc pas s'exprimer numériquement, mais l'ISO 5725 donne des caractéristiques pour l'étroitesse de l'accord.

Note 2 : La justesse de mesure varie en sens inverse de l'erreur systématique mais n'est pas liée à l'erreur aléatoire.

Note 3 : Il convient de ne pas utiliser « exactitude de mesure » pour la justesse de mesure.

À ce stade, il est utile d’avoir compris deux choses. La répétabilité et la reproductibilité (qu’elle soit globale ou intermédiaire) sont des phénomènes aléatoires qui se quantifient par des écarts-types. La répétabilité est un « bruit de fond » de mesure qui sera toujours présent. Pour...

L’estimation la plus aisée à réaliser, dans la plupart des cas, est celle de la répétabilité. En effet, et sous réserve que les mesures ne soient pas trop coûteuses, il « suffit » de réaliser « quelques mesures » dans les conditions de répétabilité pour obtenir très facilement un...

Il est fréquent que les dispersions soient influencées par la « quantité » mesurée. Il est par exemple plus aisé de mesurer une pièce mécanique de 10 mm qu’une autre de 2 000 mm. Les écarts-types de répétabilité et de reproductibilité (inter-quelque chose ou global) peuvent ...

Les incertitudes de mesure ne se limitent pas aux effets aléatoires. Des effets de type systématique (ou plutôt « prévisible ») peuvent également entacher les résultats de mesure. En général, ces effets sont recherchés au niveau des instruments de mesure lors de leurs étalonnages. L’étalon...

Toutes ces évaluations permettent d’estimer au final l’incertitude d’un processus de mesure. Lors d’une mesure, différents facteurs entrent en jeu (cf. figure Synoptique d’un processus de mesure) et mélangent, autour de la valeur recherchée, leurs propres erreurs, qu’elles soient de nature aléatoire...