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Principes fondamentaux de l'incertitude de mesure

Cette base de connaissances répond aux questions sur la signification, la pertinence, l'impact, la détermination et le calcul de l'incertitude de mesure. Dans ce contexte, vous recevrez des informations sur le coefficient de sensibilité et le bilan/budget de l'incertitude de mesure.

Incertitude de la mesure par rapport à la valeur correcte et mesurée

Que signifie l'incertitude de mesure ?

Les mesures ne fournissent pas de valeurs absolument exactes, car elles sont toujours sujettes à des imperfections et des imperfections qui ne peuvent être quantifiées avec précision. Ainsi, le résultat d'un mesurande dépend de la méthode de mesure appliquée, des conditions environnementales telles que la température, l'humidité et la pression ambiante, des performances de la technique de mesure utilisée (décalage, dérive) et de la compétence du technicien d'étalonnage.

Cartographie de l'exactitude, de la précision et de la résolution dans un croquis

Relation entre : Précision, exactitude et résolution

Par résolution, on entend la plus petite unité de comptage, dans ce cas la distance entre les anneaux de la cible. La dispersion des impacts de balles indique la précision, c'est une mesure de la reproductibilité des impacts. La dispersion des trous de balle vers le centre de la cible est exprimée par la précision. (Seuls les écarts systématiques sont pris en compte)

Pourquoi l'incertitude de mesure est-elle importante ?

Afin d'évaluer et d'utiliser le résultat d'un mesurage, une déclaration sur la qualité du résultat doit être faite en plus de la valeur estimée déterminée du mesurande. L'indication de l'incertitude de mesure renforce la confiance dans les résultats de mesure et permet la comparaison de différentes mesures. Il s'agit d'une exigence fondamentale dans l'échange national et international de marchandises. Il existe également d'autres raisons de traiter l'incertitude de mesure ; par exemple, si la mesure fait partie d'un étalonnage et doit être indiquée sur le certificat d'étalonnage, ou si la conformité à la spécification de précision d'un instrument de mesure doit être évaluée. "Une valeur mesurée sans incertitude de mesure n'est pas un résultat de mesure complet !"

Quel est l'effet de l'incertitude de mesure dans le contexte de l'étalonnage ?

 Lors de l'étalonnage, on vérifie si le capteur est conforme à la précision spécifiée. L'écart constaté doit être inférieur à l'écart autorisé. Cependant, l'étalonnage lui-même, comme toute mesure, est sujet à l'incertitude. Elle est donnée sous la forme de l'incertitude de mesure. L'incertitude de mesure est principalement composée des influences des erreurs de l'opérateur, de l'objet du test, de la méthode et de la référence. L'incertitude de mesure est une mesure de la dispersion aléatoire du résultat de la mesure et est donc indiquée par  /-. Il doit être inclus dans l'évaluation de la conformité, en fonction de la règle de décision.

L'étalonnage

Déclaration de calcul de l'incertitude de mesure selon le GUM

Comment l'incertitude de mesure est-elle déterminée et calculée ?

La détermination de l'incertitude de mesure est généralement effectuée selon la procédure décrite. Les différentes grandeurs d'influence Xi sont décrites selon leur distribution sous forme de fonctions de probabilité u(Xi), compensées avec les sensibilités associées du modèle de mesure Y = f(Xi) et combinées par la méthode de somme quadratique à une incertitude de mesure standard u(Y). L'incertitude de mesure standard u(Y) est la mesure de la dispersion de la mesure. Afin d'exprimer une plage de valeurs dans laquelle se trouve la vraie valeur mesurée avec une probabilité d'environ 95%, l'incertitude de mesure du niveau est multipliée par un facteur de couverture. Dans la plupart des cas, une distribution normale est applicable. Le multiplicateur correspond à la valeur numérique 2. 

Que signifie l'incertitude de mesure selon le GUM ?

Le "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement", abrégé en GUM, est considéré comme la norme mondialement acceptée pour l'évaluation et la spécification des incertitudes de mesure et a été adopté par plusieurs organisations internationales. Le GUM suit l'approche consistant à déclarer chaque résultat de mesure comme la meilleure estimation d'un mesurande avec l'incertitude de mesure associée. Ainsi, la méthode GUM fournit une procédure d'évaluation clairement définie pour effectuer la description de la tâche de mesure et des plages de variabilité des quantités pertinentes à l'aide de distributions de probabilité et d'équations modèles. Ainsi, à l'aide de la méthode GUM, il est possible de montrer de manière transparente quelles corrélations sont utilisées pour la détermination de l'incertitude de mesure et comment l'estimation des quantités concernées est considérée.

Principes statistiques pour le calcul de l'incertitude de mesure

En général, l'expérience métrologique montre que les processus de mesure ne peuvent pas être contrôlés avec une telle précision et que les conditions de mesure ne peuvent pas être spécifiées avec une telle exactitude qu'une seule valeur unique puisse être attribuée à un mesurande. La solution consiste donc à décrire les connaissances incomplètes par des distributions de valeurs dont le poids est estimé. La connaissance plus ou moins exacte des valeurs tolérables d'une quantité mesurable est décrite par des distributions des valeurs possibles. La densité de probabilité détermine le poids donné à une valeur Y de taille X sur la base des connaissances disponibles. Afin de pouvoir effectuer ultérieurement un calcul d'incertitude de mesure correspondant, il est nécessaire de connaître les bases du calcul de probabilité ou des statistiques : 

Les fonctions de distribution, telles que : 

  • Distribution rectangulaire, trapézoïdale, triangulaire, en forme de cloche (courbe en cloche gaussienne). 

D'autres paramètres statistiques, tels que  

  • Moyenne arithmétique, étendue, écart-type, propagation des erreurs 

Que signifie le coefficient de sensibilité dans le contexte de l'incertitude de mesure ?

Le coefficient de sensibilité ci décrit la mesure dans laquelle la valeur estimée de la variable de résultat est influencée par les changements de la valeur estimée de la variable d'entrée. Elle peut être déterminée à partir de la fonction du modèle en utilisant une équation ou des méthodes numériques.

Qu'est-ce qu'un bilan d'incertitude de mesure/budget d'incertitude de mesure ?

L'analyse de l'incertitude d'une mesure - souvent appelée budget d'incertitude de mesure - doit inclure une liste de toutes les sources d'incertitude pendant la mesure, ainsi que les incertitudes de mesure standard associées et une indication de la manière dont elles ont été déterminées. Dans le cas d'observations multiples répétées, le nombre n d'observations effectuées doit également être indiqué.