ISO/DGuide 99999.2

ISO VIM (DGUIDE 99999.2)
TMB
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2006-08-15 2006-10-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION


International vocabulary of basic and general terms in
metrology (VIM) — Third edition
Vocabulaire international des termes fondamentaux et
généraux de métrologie (VIM) — Troisième édition
[Revision of the 1993 edition, International vocabulary of basic and general terms in metrology (VIM)]
[Révision de l'édition 1993, Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie
(VIM)]
ICS 01.040.17; 17.020

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ISO VIM (DGUIDE 99999.2)

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JCGM/WG 2 Document N318



International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and
Associated Terms (VIM)
rd
3 edition

Final draft 2006-08-01



Vocabulaire international de métrologie – Concepts fondamentaux et
généraux et termes associés (VIM)
e
3 édition

Projet final 2006-08-01


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JCGM/WG 2 Document N318

CONTENTS

CONTENTS .2
Foreword.4
Introduction.6
Conventions.10
Scope.14
Chapter 1: Qua.16
ntities and units .16
Chapter 2: Measurement .40
Chapter 3: Devices for measurement .72
Chapter 4: Properties of measuring devices .80
Chapter 5: Measurement standards (Etalons) .94
ANNEX A (INFORMATIVE): CONCEPT DIAGRAMS .106
BIBLIOGRAPHY .108
LIST OF ACRONYMS .112
ENGLISH INDEX.114

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JCGM/WG 2 Document N318

SOMMAIRE

SOMMAIRE .3
Avant-propos .5
Introduction.7
Conventions.11
Domaine d'application .15
Chapitre 1 : Grandeurs et unités.17
Chapitre 2 : Mesurages .41
Chapitre 3 : Dispositifs de mesure.73
Chapitre 4 : Propriétés des dispositifs de mesure .81
Chapitre 5 : Étalons .95
ANNEXE A (INFORMATIVE): SCHÉMAS CONCEPTUELS .107
BIBLIOGRAPHIE.109
LISTE DES SIGLES .113
INDEX FRANÇAIS .121

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JCGM/WG 2 Document N318

Foreword
In 1997 the Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM), chaired by the Director of the
BIPM, was formed by the seven International Organizations that had prepared the original
versions of the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) and the
International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology (VIM). The Joint
Committee took on the work of the ISO Technical Advisory Group 4 (TAG 4), which had
developed the GUM and the VIM. The Joint Committee was originally made up of
representatives of: the International Bureau of Weights and Measures (BIPM), the
International Electrotechnical Commission (IEC), the International Federation of Clinical
Chemistry and Laboratory Medicine (IFCC), the International Organization for
Standardization (ISO), the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), the
International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP), and the International Organization
of Legal Metrology (OIML). In 2005, the International Laboratory Accreditation Cooperation
(ILAC) joined the seven founder international organizations.
JCGM has two Working Groups. Working Group 1, “Expression of Uncertainty in
Measurement”, has the task of promoting the use of the GUM and to prepare supplements to
the GUM for broad application. Working Group 2, “Working Group on the VIM”, has the task
of revising the VIM and promoting its use. Working Group 2 composed of
representatives of each member organization.
This third edition of the VIM has been prepared by Working Group 2 of the JCGM
(JCGM/WG 2).
rd
In 2004, a first draft of this 3 edition of the VIM was submitted for comments and proposals
to the eight organizations represented in the JCGM, which in most cases consulted their
members or affiliates, including numerous National Metrology Institutes. Responses were
studied and discussed, taken into account when appropriate, and replied to by JCGM/WG 2.
rd
A final draft of the 3 edition was submitted in 2006 to the eight organizations for approval.
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JCGM/WG 2 Document N318

Avant-propos
En 1997 le Comité commun pour les guides en métrologie (JCGM), présidé par le Directeur
du BIPM, a été formé par les sept Organisations internationales qui avaient préparé les
versions originales du Guide pour l’expression de l’incertitude de mesure (GUM) et du
Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux en métrologie (VIM). Le
Comité commun a repris le travail du Groupe technique consultatif 4 (TAG 4) de l’ISO qui
avait développé le GUM et le VIM. Le Comité commun était constitué à l’origine de
représentants du Bureau international des poids et mesures (BIPM), de la Commission
électrotechnique internationale (CEI), de la Fédération internationale de chimie clinique et de
biologie médicale (IFCC), de l’Organisation internationale de normalisation (ISO), de l’Union
internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC), de l’Union internationale de physique
pure et appliquée (IUPAP) et de l’Organisation internationale de métrologie légale (OIML). En
2005, l’ « International Laboratory Accreditation Cooperation » (ILAC) a rejoint les sept
organisations internationales fondatrices.
Le JCGM a deux Groupes de travail. Le Groupe de travail 1, « Expression de l’incertitude de
mesure », a la tâche de promouvoir l’usage du GUM et de préparer des suppléments au GUM
pour en élargir le champ d’application. Le Groupe de travail 2, « Groupe de travail sur le
VIM », a la tâche de réviser le VIM et d’en promouvoir l’usage. Le Groupe de travail 2 est
composé de représentants de chaque organisation.
Cette troisième édition du VIM a été préparée par le Groupe de travail 2 du JCGM
(JCGM/WG 2).
ème
En 2004, un premier projet de 3 édition du VIM a été soumis pour commentaires et
propositions aux huit organisations du JCGM qui pour la plupart ont consulté leurs membres
ou affiliés, y compris de nombreux Laboratoire nationaux de métrologie. Le JCGM/WG 2 a
étudié, discuté et éventuellement pris en compte chacune des propositions, et a répondu à
ème
chacune d’elles. La version finale de la 3 édition a été soumise en 2006 aux huit
organisations pour approbation.
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JCGM/WG 2 Document N318

Introduction
In general, a vocabulary is a “terminological dictionary that contains designations and
definitions from one or more specific subject fields” (ISO 1087-1:2000, subclause 3.7.2). The
present Vocabulary pertains to metrology, the field of knowledge concerned with
measurement. It also covers the basic principles governing quantities and units. The field of
quantities and units could be treated in many different ways. Chapter 1 of this Vocabulary is
one such treatment, and is based on the principles laid down in the various parts of
International Standard ISO 31, Quantities and units, subsequently replaced by
ISO/IEC 80000, and in the SI Brochure (published by the BIPM).
nd
The 2 edition of the International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology was
published in 1993. The need to cover measurements in chemistry and laboratory medicine for
the first time, as well as to incorporate other additional concepts, such as several which
relate to metrological traceability, measurement uncertainty, and nominal properties
rd
(commonly obtained by “qualitative measurements”), led to this 3 edition.
To better reflect the content of this edition of the VIM, the title has been modified to
International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts and Associated Terms,
in order to emphasize the primary role of concepts in developing a vocabulary.
In this Vocabulary, it is taken for granted that there is no fundamental difference in the basic
principles of measurement, whether the measurements are made in physics, chemistry,
laboratory medicine, biology, or engineering. Furthermore, an attempt has been made to
meet conceptual needs of measurements in fields such as biochemistry, food science,
forensic science, and molecular biology.
nd rd
Several concepts that appeared in the 2 edition of the VIM do not appear in this 3 edition
because they are no longer considered to be basic or general. For concepts pertaining to
rd
measurement devices that are not covered by this 3 edition of the VIM, the reader should
consult other vocabularies such as IEC 60050, International Electrotechnical Vocabulary,
IEV. For concepts related to quality management, mutual recognition arrangements
pertaining to metrology, or legal metrology, the reader is referred to documents given in the
bibliography.
rd
Development of this 3 edition of the VIM has raised some fundamental questions about
different current philosophies and descriptions of measurement, as will be summarized
below. These differences sometimes lead to difficulties in developing definitions that could be
rd
used across the different descriptions. No preference is given in this 3 edition to any of the
particular descriptions.
The evolution of the treatment of measurement uncertainty from a Classical Approach
(sometimes called Traditional Approach or True-Value Approach) to an Uncertainty Approach
nd
necessitated reconsideration of some of the related concepts in the 2 edition of the VIM.
While there is no definitive description of the Classical Approach, it is usually understood to
mean that a measurand can ultimately be described by a single true value that is consistent
with the definition of the measurand. The objective of measurement in the Classical Approach
is to determine a value that is as close as possible to that single true value. In the Classical
Approach it is assumed that instruments and measurements do not yield this true value due
to additive 'errors', systematic and random. It is assumed that these two kinds of errors can
always be distinguished. They have to be treated differently in ‘error propagation’, but no
justifiable rule can be given on how they combine to form the total error of any given
measurement result. One can only assess an upper limit of the total error, loosely named
“uncertainty”.
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Introduction
En général, un vocabulaire est un « dictionnaire terminologique contenant les désignations et
définitions concernant un ou plusieurs domaines spécifiques » (ISO 1087-1:2000, paragraphe
3.7.2). Le présent Vocabulaire concerne le domaine des mesures : la métrologie. Il couvre
aussi les principes de base concernant les grandeurs et unités. Le domaine des grandeurs et
unités peut être traité de différentes manières. Celle retenue pour le Chapitre 1 de ce
Vocabulaire est fondée sur les principes exposés dans les différentes parties de la Norme
internationale ISO 31, Grandeurs et unités, à laquelle succèdera la norme ISO/IEC 80000, et
dans la Brochure sur le SI (publiée par le BIPM).
ème
La 2 édition du Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de
métrologie a été publiée en 1993. Le besoin de couvrir les mesures en chimie et en biologie
médicale pour la première fois, ainsi que celui d’inclure d’autres termes supplémentaires se
rapportant à la traçabilité métrologique, à l’incertitude de mesure et aux propriétés
ème
qualitatives, ont conduit à cette 3 édition.
Pour mieux refléter le contenu de cette édition et souligner le rôle essentiel des concepts (ou
notions) dans le développement d’un vocabulaire, un titre modifié a été retenu : Vocabulaire
international de métrologie – Concepts fondamentaux et généraux et termes associés.
Dans ce Vocabulaire, on considère qu'il n’y a pas de différence fondamentale dans les
principes de base des mesurages, que les mesurages soient faits en physique, chimie,
biologie médicale, biologie ou sciences de l’ingénieur. De plus, on a essayé de couvrir les
besoins conceptuels des mesurages dans des domaines tels que la biochimie, la science des
aliments, la médecine légale et la biologie moléculaire.
ème
Plusieurs concepts qui apparaissaient dans la 2 édition du VIM n’apparaissent pas dans la
ème
3 édition car il ne sont plus considérés comme étant fondamentaux ou généraux. Pour les
ème
concepts se rapportant aux dispositifs de mesure, qui ne figurent pas dans cette 3 édition
du VIM, le lecteur pourra se reporter à d’autres vocabulaires comme la CEI 60050,
Vocabulaire électrotechnique international, VEI. Pour ceux se rapportant à la gestion de la
qualité, à la métrologie légale et aux arrangements de reconnaissance mutuelle, le lecteur se
reportera à la bibliographie.
ème
Le développement de cette 3 édition du VIM a soulevé quelques questions fondamentales,
résumées ci-dessous, concernant différentes approches utilisées pour la description des
mesurages. Ceci a parfois rendu difficile le développement de définitions compatibles avec
ème
les différentes approches. Dans cette 3 édition, les différentes approches sont traitées sur
un pied d’égalité.
L’évolution du traitement de l’incertitude de mesure depuis une approche « classique »
(quelquefois appelée approche traditionnelle ou approche de la valeur vraie) vers une
approche « incertitude » a conduit à reconsidérer certains des concepts, relatifs à ces
ème
approches, figurant dans la 2 édition du VIM. Bien qu’il n’y ait pas de description de
l’approche « classique » qui fasse autorité, on admet généralement que, dans cette
approche, un mesurande puisse être décrit par une valeur vraie unique compatible avec la
définition du mesurande. L’objectif des mesures dans l’approche « classique » est de
déterminer une valeur aussi proche que possible de la valeur vraie unique. Dans l’approche
« classique », on suppose que les instruments et les mesures ne fournissent pas cette valeur
vraie, à cause d’ « erreurs » systématiques et aléatoires additives. On admet qu’il est
toujours possible de distinguer ces deux catégories d’erreurs. Elles doivent être traitées
différemment dans la « propagation des erreurs », mais aucune règle justifiée n’est donnée
pour les combiner en une erreur totale caractérisant le résultat de mesure. Il est seulement
possible d’estimer une limite supérieure de l’erreur totale, appelée abusivement
« incertitude ».
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In the CIPM Recommendation INC-1 (1980) on the Statement of Uncertainties it is suggested
that the components of measurement uncertainty should be grouped into two categories, A
and B, according to whether they were evaluated by statistical methods or otherwise, and to
combine them by also treating the B components in terms of variances. A view of the
Uncertainty Approach was detailed in the Guide to the Expression of Uncertainty in
Measurement, GUM (1993, corrected 1995) that focused on the mathematical treatment of
measurement uncertainty through an explicit measurement model under the assumption that
the measurand can be characterized by an essentially unique value. Moreover, in the GUM
as well as in IEC documents, guidance is provided on the Uncertainty Approach in the case
of a single reading of a calibrated instrument, a situation normally met in industrial metrology.
The objective of measurement in the Uncertainty Approach is not to determine a true value as
closely as possible. Rather, the Uncertainty Approach recognizes that the information from
measurement only permits assignment of an interval of values to the measurand. Additional
relevant information may reduce this set of values that can reasonably be attributed to the
measurand. However, even the most refined measurement cannot reduce the interval to a
single value because of the inherently finite detail in the definition of a measurand: a
definitional uncertainty therefore sets a minimum limit to any measurement uncertainty. The
interval can be represented by one of its values, called a “measured quantity value”.
In the GUM, the definitional uncertainty is considered to be negligible with respect to the
uncertainty of measurement under consideration, so that the measurand can be represented
by an essentially unique value. The objective of measurement is then to establish
probabilities that specified measured quantity values are consistent with the definition of the
measurand, based on the information available from measurement.
The IEC scenario focuses on measurements with single readings, permitting the investigation
of whether quantities vary in time by demonstrating whether measurement results are
compatible. The IEC views also allows non-negligible definitional uncertainties. The validity of
the measurement results is highly dependent on the metrological properties of the instrument
as determined by its calibration. The interval of values offered to describe the measurand is
the interval of values of measurement standards that would have given the same indication.
In the GUM, the concept of true value is kept for describing the objective of measurement,
but the adjective “true” is considered to be redundant. The IEC does not use the concept to
describe this objective. In this Vocabulary the concept and term are retained because of
common usage.
rd
In this 3 edition of the VIM terms and concepts from the Uncertainty Approach are
introduced while those from the Classical Approach are kept, since the latter approach is still
used. A few terms used in both approaches in fact designate two different concepts. In such
cases two different definitions are needed (see ‘measurement accuracy’, ‘reference condition’
and ‘resolution’).
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La Recommandation INC-1 (1980) du CIPM sur l’expression des incertitudes suggère que les
composantes de l’incertitude de mesure soient groupées en deux catégories, A et B, selon
qu’elles sont estimées par des méthodes statistiques ou par d’autres méthodes, et de les
combiner en traitant aussi les composantes B en termes de variances. Une description de
l’approche « incertitude » est donnée dans le Guide pour l’expression de l’incertitude de
mesure, GUM (1993, corrigé en 1995) qui met l’accent sur le traitement mathématique de
l’incertitude à l’aide d’un modèle de mesure explicite supposant que le mesurande puisse
être caractérisé par une valeur par essence unique. De plus, dans le GUM aussi bien que
dans les documents de la CEI, des indications sont données sur l’approche « incertitude »
dans le cas d’une lecture unique faite sur un instrument étalonné, une situation se
rencontrant couramment en métrologie industrielle.
L’objectif des mesurages dans l’approche « incertitude » n’est pas de déterminer une valeur
vraie le mieux possible. Cette approche reconnaît plutôt que l’information obtenue lors du
mesurage permet seulement d’attribuer un intervalle de valeurs au mesurande. Des
informations additionnelles pertinentes peuvent réduire cet ensemble des valeurs qui peuvent
être attribuées raisonnablement au mesurande. Cependant, même le mesurage le plus raffiné
ne peut réduire l’intervalle à une seule valeur à cause de la quantité intrinsèquement finie de
détails dans la définition du mesurande : une incertitude définitionnelle impose une limite
inférieure à toute incertitude de mesure. L’intervalle peut être représenté par une de ses
valeurs, appelée « valeur mesurée ».
Dans le GUM, l’incertitude définitionnelle est supposée négligeable par rapport à l’incertitude
de mesure considérée, si bien que le mesurande peut-être représenté par une valeur par
essence unique. L’objectif des mesurages est alors d’établir les probabilités que des valeurs
mesurées données soient compatibles avec la définition du mesurande, fondées sur
l’information obtenue lors des mesurages.
Les documents de la CEI mettent l’accent sur des mesurages comportant une seule lecture,
qui permettent d’étudier si des grandeurs varient en fonction du temps par détermination de
la compatibilité d
...