ISO 27893:2011

NORME ISO
INTERNATIONALE 27893
Première édition
2011-08-15
Technique du vide — Manomètres
à vide — Évaluation de l’incertitude
des résultats des étalonnages
par comparaison directe avec un
manomètre de référence
Vacuum technology — Vacuum gauges — Evaluation of the
uncertainties of results of calibrations by direct comparison with a
reference gauge
Numéro de référence
ISO 27893:2011(F)
©
ISO 2011

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ISO 27893:2011(F)

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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 2
5 Concept et modèle fondamentaux . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Modèle somme . 4
5.3 Modèle quotient . 4
5.4 Combinaison des deux modèles . 5
6 Calcul de l’incertitude dans le modèle somme . 5
6.1 Incertitude totale — Modèle somme . 5
6.2 Contributions à l’incertitude dues à l’étalon de référence . 6
6.3 Contributions à l’incertitude dues à l’appareil en étalonnage (UUC) . 7
6.4 Contributions à l’incertitude dues à la méthode ou aux conditions d’étalonnage . 8
6.5 Facteur d’élargissement . 8
7 Calcul de l’incertitude dans le modèle quotient . 9
7.1 Incertitude totale — Modèle quotient . 9
7.2 Contributions à l’incertitude dues à l’étalon de référence . 9
7.3 Contributions à l’incertitude dues à l’appareil en étalonnage (UUC) .10
7.4 Contributions à l’incertitude dues à la méthode ou aux conditions d’étalonnage .11
7.5 Facteur d’élargissement .12
8 Combinaison des modèles somme et quotient pour l’erreur de relevé .13
9 Indication des incertitudes.13
9.1 Budget d’incertitude .13
9.2 Certificat d’étalonnage .14
Bibliographie .15
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives
ISO/CEI, Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d’élaborer les Normes internationales. Les projets de
Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote.
Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L’ISO 27893 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 112, Technique du vide.
Cette première édition de l’ISO 27893 annule et remplace la première édition de l’ISO/TS 27893:2009,
qui a fait l’objet d’une révision technique.
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NORME INTERNATIONALE ISO 27893:2011(F)
Technique du vide — Manomètres à vide — Évaluation
de l’incertitude des résultats des étalonnages par
comparaison directe avec un manomètre de référence
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale donne des lignes directrices pour la détermination et l’indication des
incertitudes de mesure engendrées par l’étalonnage des manomètres à vide par comparaison directe
avec un manomètre de référence effectué conformément à l’ISO/TS 3567.
La présente Norme internationale décrit des méthodes d’indication uniforme des incertitudes dans
les certificats des manomètres à vide. Les incertitudes signalées conformément aux lignes directrices
énoncées dans la présente Norme internationale sont réutilisables dans la mesure où une incertitude
évaluée pour un résultat peut être utilisée lors de l’évaluation de l’incertitude d’une autre mesure ou
d’un autre étalonnage au cours de laquelle le premier résultat est utilisé.
La présente Norme internationale définit deux modèles de mesurage qui suffisent à couvrir la plupart
des cas concrets. Il est toutefois possible que les modèles donnés ici ne puissent pas être appliqués aux
manomètres à vide mis au point récemment.
L’incertitude finale à consigner dans un certificat est évaluée à partir des incertitudes des grandeurs en
entrée et des grandeurs d’influence. Les principales grandeurs pouvant avoir un impact sur le résultat
d’un étalonnage à vide sont décrites; toutefois, la liste complète des grandeurs possibles pouvant
avoir une influence sur le résultat final ne relève pas du domaine d’application de la présente Norme
internationale.
NOTE L’élaboration de futures Spécifications techniques portant sur l’étalonnage de types spécifiques de
manomètres à vide est envisagée.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l’application du présent document. Pour
les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition
du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO/TS 3567, Manomètres — Étalonnage par comparaison directe avec un manomètre de référence
Guide ISO/CEI 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de
mesure (GUM:1995)
Guide ISO/CEI 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/TS 3567, le
Guide ISO/CEI 98-3 et le Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1
relevé corrigé
valeur d’un relevé de manomètre après correction des erreurs systématiques
EXEMPLE Pour les résultats donnés dans le certificat d’étalonnage de l’étalon de référence.
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3.2
instabilité à long terme
changement possible d’une valeur étalonnée après de longues périodes
EXEMPLE Changement causé par le transport du dispositif.
Note 1 à l’article: L’instabilité à long terme est différente de la reproductibilité telle qu’elle est définie dans le
Guide ISO/CEI 99:2007, 3.7.
3.3
modèle
modèle mathématique spécifié dans le Guide ISO/CEI 98-3
3.4
décalage
erreur à zéro
erreur de mesurage de référence où la valeur de grandeur mesurée spécifiée est zéro
Note 1 à l’article: Adapté du Guide ISO/CEI 99:2007, 4.28.
EXEMPLE Relevé en l’absence de pression (absolue ou différentielle) ou en présence d’une pression très
inférieure à la limite de résolution appliquée à un manomètre à vide.
3.5
écart de décalage
différence possible d’une valeur de décalage (3.4) entre le moment où le décalage (3.4) est mesuré et le
moment où le relevé de pression est effectué
3.6
étalon de référence
manomètre de référence
étalon, généralement de la plus haute qualité métrologique disponible sur un site donné ou au sein d’un
organisme donné, dont découlent les mesurages effectués sur ce site ou au sein de cet organisme
Note 1 à l’article: Adapté du Guide ISO/CEI 99:2007, 6.6.
EXEMPLE Manomètre ou étalon qui assure la traçabilité à l’unité SI de l’appareil d’étalonnage conformément
à l’ISO/TS 3567.
3.7
pression d’étalonnage
〈manomètres à vide〉 pression évaluée à partir du relevé corrigé (3.1) de l’étalon de référence (3.6) et
toute correction nécessaire à la prise de manomètre de l’appareil en étalonnage
EXEMPLE Des corrections peuvent s’avérer nécessaires en cas de différences connues entre prises de manomètre.
4 Symboles et abréviations
Symbole ou Signification Unité
abréviation
UUC Unit Under Calibration (appareil en étalonnage - manomètre à vide) —
e erreur de relevé unités relatives
k facteur d’élargissement de l’incertitude-type, u 1
p indication de pression d’un UUC avec correction des écarts connus Pa
UUC
p indication de pression d’un UUC sans correction d’aucun écart Pa
ind,UUC
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Symbole ou Signification Unité
abréviation
p indication de pression d’un manomètre de référence (étalon de réfé- Pa
std
rence) avec correction des écarts connus
p indication de pression d’un manomètre de référence (étalon de réfé- Pa
ind,std
rence) sans correction d’aucun écart
r grandeur déterminée par étalonnage dans le modèle quotient toute unité
UUC
r grandeur déterminée pour l’étalon de référence toute unité
std
S sensibilité de sortie d’un manomètre à vide toute unité
u incertitude-type toute unité
U incertitude élargie toute unité
x indication d’un UUC toute unité
UUC
x indication d’un manomètre de référence toute unité
std
x grandeurs en entrée (souvent inconnues) et corrections du mano- toute unité
i
mètre
X grandeurs en entrée (souvent inconnues) et corrections de la méthode toute unité
i
ou des conditions d’étalonnage
Δp erreur de relevé en unités absolues Pa
δp écarts d’unité de pression (souvent inconnus) Pa
i
δx écarts (souvent inconnus) de x toute unité
i
σ coefficient d’accommodation efficace d’un manomètre à rotor 1
eff
NOTE 1 Pa = 0,01 mbar.
5 Concept et modèle fondamentaux
5.1 Généralités
Dans un étalonnage de manomètre à vide effectué conformément à l’ISO/TS 3567, le relevé corrigé d’un
manomètre de référence donne la valeur de la grandeur traçable au SI. Tous les manomètres à vide doivent
être étalonnés en pression. Cela signifie que l’usager du manomètre à vide étalonné conformément à
l’ISO/TS 3567 et à la présente Norme internationale obtient une affectation claire de la grandeur en
sortie du manomètre à l’unité de pression SI, à savoir le pascal.
La valeur de pression obtenue à partir du relevé corrigé de la sortie de l’étalon de référence peut servir à
déterminer la pression à la prise d’entrée de l’appareil en étalonnage (UUC). Cette valeur est dénommée
valeur de pression d’étalonnage. Le relevé corrigé de l’étalon de référence est souvent identique à la
valeur de pression d’étalonnage, et valable pour toutes les prises de manomètre.
La valeur de pression d’étalonnage peut servir à déterminer une erreur du relevé, Δp, de l’appareil en
étalonnage. Dans ce cas, un modèle somme donne une description adéquate de la mesure.
La valeur de pression d’étalonnage peut également servir à déterminer un facteur de correction, un
coefficient de sensibilité, un coefficient d’accommodation efficace ou une constante de manomètre,
auquel cas un modèle quotient donne une description adéquate de la mesure.
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Dans le cas des deux modèles, on peut supposer qu’il n’existe aucune corrélation entre les grandeurs en
entrée.
5.2 Modèle somme
Dans le modèle somme, la différence entre le relevé de l’UUC, p , et la pression d’étalonnage «réelle»
ind
traçable aux unités SI est prise comme mesurande, Δp. La pression d’étalonnage est donnée par la valeur
de pression de l’étalon de référence, p , éventuellement accompagnée d’un terme correctif, δp , la
std m
méthode d’étalonnage prenant en compte des effets connus tels que la correction de hauteur, l’effusion
thermique et la non-uniformité de la pression. Le modèle somme général devient donc
Δδpp=− pp+ (1)
()
UUC stdm
Le premier terme se rapporte à l’UUC, le deuxième à l’étalon de référence et le troisième à la méthode
d’étalonnage. La somme des deux derniers termes donne la valeur de pression d’étalonnage. Toutes les
grandeurs doivent être exprimées selon l’unité de pression SI, à savoir le pascal.
Chacun de ces termes est de nouveau exprimé à l’aide d’une autre équation de modèle, qui effectue toutes
les corrections nécessaires du fait des décalages, des corrections de température, de l’écart d’indication
par rapport à la valeur SI selon le certificat d’étalonnage, etc.
5.3 Modèle quotient
Dans le modèle quotient, le rapport entre le relevé de l’UUC, x , et la valeur de pression de l’étalon, p ,
UUC std
est pris comme mesurande, r . Le modèle quotient général devient donc
UUC
x
UUC
r = X (2)
UUC ∏ i
p
std
i
Le numérateur se rapporte à l’UUC, le dénominateur à l’étalon de référence, et le produit à la méthode et les
conditions d’étalonnage. Ce dernier peut également être défini par les manomètres à vide lors de l’étude,
comme le courant d’émission dans un manomètre à ionisation à cathode chaude. Il est possible d’exprimer
x avec n’importe quelle unité réaliste, par exemple une unité de pression, de tension ou de courant. X
ind i
peut être exprimé à l’aide de n’importe quelle unité physique valable, ou peut être sans dimension.
Chacun de ces facteurs est exprimé à l’aide d’une autre équation de modèle, qui effectue toutes les
corrections nécessaires du fait des décalages, des corrections de température, de l’écart d’indication
selon le certificat d’étalonnage, etc.
Voici quelques exemples de r :
UUC
−1
a) f : inverse d’un facteur de correction sans dimension, où x = p et X = 1;
UUC UUC i
c
b) S: sensibilité de la sortie analogique, V , d’un manomètre à membrane à capacitance, où x = V ;
UUC UUC UUC
c) S: sensibilité de la sortie analogique, V , d’un manomètre à conduction thermique, où x = V ;
UUC UUC UUC
d) σ : coefficient d’accommodation efficace d’un manomètre à rotor, où x = p , quand σ = 1 a
eff UUC UUC eff
été saisi dans le régulateur;
e) S: sensibilité d’un manomètre Bayard-Alpert à cathode chaude, où x = I est le courant d’ions
UUC UUC
positifs du collecteur et X = 1/I , où I est le courant d’émission.
1 e e
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5.4 Combinaison des deux modèles
Il est possible d’évaluer certaines des grandeurs en entrée de chaque modèle à l’aide de l’un ou l’autre des
deux modèles. En premier lieu, par exemple, p et son incertitude peuvent être évalués avec le modèle
std
quotient; ainsi
x
std
p = (3)
std
r
std
Le résultat peut alors être utilisé dans l’Équation (1). Cela est inévitable si r est donné dans le certificat
std
appliquant l’Équation (2) (par exemple la sensibilité d’une sortie analogique), où r est remplacé par r .
UUC std
Il est toutefois déconseillé de combiner les modèles somme et quotient dans une seule équation. Il
s’agit-là d’une tâche qu’il convient de laisser aux experts, des coefficients de sensibilité complexes non
inclus dans la présente Norme internationale pour des raisons de clarté pouvant apparaître. Cependant,
l’erreur relative de relevé, e, est un cas courant, dans lequel il est possible d’associer les deux méthodes
dans une combinaison facile à utiliser.
L’erreur de relevé, e, peut être exprimée mathématiquement par
pp−+δp
() p
UUC std m
UUC
e= = −1 (4a)
pp+δδpp+
()
std mmstd
ou, si δp = 0
m
pp− p
UUC std UUC
e= =−1 (4b)
p p
std std
Voir l’Article 4 pour connaître la signification de p , p et δp . L’incertitude de e est décrite à
UUC std m
l’Article 8.
6 Calcul de l’incertitude dans le modèle somme
6.1 Incertitude totale — Modèle somme
L’incertitude totale dans le modèle somme, u(Δp), est donnée par
22 2
up()Δδ=+up() up() +up() (5)
UUC stdm
où
u(p ) est l’incertitude-type de l’indication corrigée du manomètre à vide en étalonnage;
UUC
u(p ) est l’incertitude-type de la valeur de pression de l’étalon;
std
u(δp ) est l’incertitude-type des écarts dus à la méthode d’étalonnage.
m
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6.2 Contributions à l’incertitude dues à l’étalon de référence
La mesure de la pression de l’étalon, p , est donnée par
std
pp=−pp++δδpp++δδp +δp (6)
stdind,std offs,std drft,std cal,std,tTstd,sttd els,std
où
p est l’indication de l’étalon de référence;
ind,std
p est le décalage (écart du zéro) de l’étalon de référence;
offs,std
δp est l’écart de décalage dû à la dérive (dans la plupart des cas, δp = 0);
drft,std drft,std
δp est la correction selon le certificat d’étalonnage;
cal,std
δp est l’écart dû à l’instabilité à long terme (dans la plupart des cas, δp = 0);
t,std t,std
δp est l’écart dû à la température du laboratoire d’étalonnage;
T,std
δp est l’écart dû à d’autres influences, comme l’inclinaison du dispositif (dans la plupart des
els,std
cas, δp = 0).
els,std
Toutes les grandeurs de l’Équation (6) se rapportent au manomètre étalon de référence.
NOTE Si le décalage est déduit ou réglé sur zéro dans le dispositif
...