Diagramme 1. Écart type
Ce post est le second (sur un total de trois) traitant de l’incertitude d’étalonnage. Dans le premier post, nous avons abordé les bases ; pourquoi il est important de connaitre l’incertitude, la terminologie et l’exemple classique du « bout de ficelle ».
Il y a différentes composantes qui forment l’incertitude totale. L’écart type d’une mesure est une composante importante, c’est pourquoi nous allons l’étudier de plus près.
Si vous n’avez pas lu la première partie de cet article, vous pouvez la trouver en cliquant sur le lien suivant. Si vous souhaitez lire toutes les parties, téléchargez le livre blanc associé à partir du lien ci-dessous.
Incertitude d'étalonnage pour les non-mathématiciens - Partie 1
D’une simple mesure à la connaissance de votre écart type
Alors, comment faire pour connaître toutes les incertitudes associées ?
La première pratique simple mais efficace, est d’essayer de répéter plusieurs fois une mesure/un étalonnage/une vérification au lieu de ne l’effectuer qu’une seule fois. Il est plus que probable que vous découvrirez de petites différences de mesure entre les répétitions. Mais quelle mesure est la bonne ?
Sans s’attarder trop longtemps sur les statistiques, on peut dire qu’il n’est pas suffisant d’effectuer une mesure qu’une seule fois. Si vous répétez la même mesure plusieurs fois, vous pouvez trouver la moyenne et l’écart type de la mesure et vous apprendrez jusqu’à quel point les résultats peuvent différer entre chaque répétition. Ceci signifie que vous pouvez trouver quelle est la différence normale entre les mesures.
Il est suggéré de prendre une mesure plusieurs fois, même jusqu’à dix fois, pour qu’il soit statistiquement suffisant de calculer l’écart type. Les composantes d’incertitude que vous obtenez en calculant l’écart type sont appelées l’incertitude de type A.
Vous pourriez dire : Quoi ??? - Répéter la même mesure dix fois à chaque fois est tout simplement impossible en pratique !
Par chance, il n’est pas toujours nécessaire de les répéter dix fois, mais vous devriez tout de même en faire l’expérience pendant votre processus de prise de mesures en répétant occasionnellement plusieurs fois la même mesure.
Ceci vous indiquerait l’écart type de l’ensemble de ce processus de prise de mesure et vous pourriez utiliser ces connaissances à l’avenir comme composante d’incertitude liée à cette mesure, même si vous ne prenez la mesure qu’une seule fois pendant votre étalonnage normal.
Imaginez effectuer une mesure/un étalonnage/une vérification de température plusieurs fois et vous apprenez qu’il pourrait y avoir une différence de ±0,2 °C entre chaque répétition. La prochaine fois que vous effectuerez la même mesure, même si vous ne la faites qu’une seule fois, vous serez conscient de cette différence potentielle de 0,2 °C, et vous pourrez donc en tenir compte lors du jugement de conformité par rapport à l’erreur maximale tolérée.
Donc si vous effectuez de nombreux étalonnages similaires d’instruments, il suffit souvent de ne prendre la mesure qu’une seule fois et d’utiliser l’écart type expérimental typique. Bien sûr, prendre les mesures et effectuer les calculs pour trouver l’écart type typique de l’instrument particulier et du processus d’étalonnage particulier nécessite un peu de travail.
En bref, vous devez toujours connaître l’écart type de votre processus d’étalonnage : il fait partie de l’incertitude totale.
Votre étalon de référence (calibrateur) et sa traçabilité
Souvent, l’une des plus grandes sources d’incertitude provient de l’étalon de référence (ou du calibrateur) que vous utilisez pour vos mesures/étalonnages/vérifications. Naturellement, avant toutes choses, vous devez sélectionner un étalon de référence adéquat pour chaque mesure. Il est également important de se souvenir qu’il n’est pas suffisant d’utiliser les spécifications de précision du fabricant pour l’étalon de référence et de continuer à les utiliser comme incertitude des étalons de référence pendant des années. Par conséquent, vous devez faire étalonner vos étalons de référence régulièrement dans un laboratoire d’étalonnage doté des capacités suffisantes (incertitude suffisamment réduite) pour étalonner l’étalon et le rendre traçable. Faites attention à l’incertitude totale de l’étalonnage que le laboratoire a documenté pour votre étalon de référence. Il est également bon de suivre la stabilité de vos étalons de référence entre leurs étalonnages réguliers. Après un certain temps, vous apprendrez la véritable incertitude de votre étalon de référence et vous pourrez utiliser cette information comme incertitude de votre étalon de référence dans vos étalonnages.
Autres sources d'incertitude
Dans le livre blanc, vous trouverez des discussions plus détaillées sur les autres sources d’incertitude. Nous pouvons résumer brièvement ces sources d’incertitude supplémentaires comme suit:
- Dispositif testé
- Étalon de référence (calibrateur)
- Méthode/processus de prise de mesure/de réalisation des étalonnages
- Conditions environnementales
- La/les personne(s) prenant les mesures
- Composantes d’incertitude supplémentaires dépendant de la quantité mesurée/étalonnée
Toutes les composantes d’incertitude décrites ci-dessus sont appelés l’incertitude de type B.
Résumé – points essentiels
Pour en apprendre plus sur le sujet, veuillez lire le livre blanc associé.
Vous trouverez ci-dessous une liste des points essentiels à retenir de ce livre blanc :
- Assurez vous de faire la distinction entre “erreur” et “incertitude”
- Essayez en faisant plusieurs répétitions de mesures pour connaitre ce qu’est un écart
- Utilisez des références appropriées (calibrateurs) et s’assurer qu’ils disposent d’une traçabilité
aux standards nationaux et que l’incertitude de l’étalonnage est connue et adaptée à vos applications - Considérez que les conditions environnementales ont un effet significatif sur l’incertitude de vos mesures
- Soyez conscient de la lisibilité et de la résolution de tout indicateur
- Étudiez les facteurs importants spécifiques des grandeurs que vous calibrez
- Familiarisez-vous avec la “Méthode des moindres carrés” pour ajouter l’ensemble des incertitudes
- Soyez conscient du facteur de couverture / du niveau de confiance / Incertitude élargie, des composantes de l’incertitude
- Plutôt, ou en plus du ratio TUR / TAR, soyez conscient de toutes les incertitudes connexes
- Faites attention à l’incertitude totale du process d’étalonnage avant de prendre des décisions de conformité / non conformité
Bon étalonnage !
Original blog post: Calibration uncertainty for dummies - Part 2: Uncertainty components
Published on: 25.11.2016
Written by: Heikki Laurila
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