Le certificat d'étalonnage et votre propre montage indiquent deux chiffres différents
Incertitude de mesure en métrologie UV
Les fiches techniques des capteurs UV et des radiomètres UV indiquent un pourcentage, généralement suivi de k = 2. Cette valeur provient de l'étalonnage et décrit la précision de l'instrument en laboratoire, au niveau de la source d'étalonnage. Sur votre propre poste de mesure, l'incertitude est plus élevée – souvent considérablement. Cette page explique d'où vient cette différence, ce que signifie k = 2 et comment les différentes contributions s'additionnent pour obtenir un chiffre défendable pour votre propre tâche de mesure.
L'incertitude d'étalonnage n'est pas l'incertitude de mesure
L'incertitude d'étalonnage s'applique à un état étroitement défini : la source d'étalonnage du laboratoire, la plage spectrale étalonnée, la plage de mesure étalonnée, la température ambiante et le jour de l'étalonnage. Elle est indiquée dans le certificat d'étalonnage et constitue la plus petite incertitude que l'instrument aura jamais.
L'incertitude de mesure est la valeur qui s'applique à votre propre résultat. Elle comprend l'incertitude d'étalonnage plus tout ce qui s'ajoute par la suite : une source différente de la source d'étalonnage, une température de capteur différente, le vieillissement depuis l'étalonnage, la distance et l'alignement par rapport à la source, ainsi que la dispersion de la mesure elle-même.
Indiquer la valeur du certificat comme incertitude de mesure la sous-estime. Pour une libération de processus, une preuve d'aptitude ou une preuve de conformité à une norme, c'est le mauvais chiffre.
Ce que signifie k = 2
Ce qui est indiqué n'est pas l'incertitude type u mais l'incertitude élargie U = k · u. Le facteur d'élargissement k détermine avec quel niveau de confiance la valeur vraie se situe dans l'intervalle indiqué :
- k = 1 – niveau de confiance d'environ 68 %
- k = 2 – niveau de confiance d'environ 95 % ; la valeur habituelle dans les certificats d'étalonnage selon la DIN EN ISO/IEC 17025
- k = 3 – niveau de confiance d'environ 99,7 %
Un pourcentage sans k ne peut donc pas être évalué : 5 % à k = 1 et 5 % à k = 2 diffèrent d'un facteur deux. Si une fiche technique indique une valeur sans facteur d'élargissement, l'indication est incomplète.
Le budget d'incertitude d'un dispositif de mesure UV
Chaque contribution est estimée séparément, convertie en incertitude type et seulement ensuite combinée. Les ordres de grandeur ci-dessous s'appliquent aux capteurs et radiomètres Opsytec ; les valeurs pour un cas particulier sont indiquées dans le certificat d'étalonnage et dans les caractéristiques techniques du produit concerné.
Contributions à l'incertitude de mesure
| Contribution | Ordre de grandeur | Origine de la valeur, ce qui la réduit |
|---|---|---|
| Étalonnage usine | 4,5–6,0 % (k = 2) | certificat d'étalonnage ; valeur typique des capteurs Opsytec |
| Étalonnage ISO 17025 | à partir de 2,8 % (k = 2) | laboratoire d'étalonnage accrédité selon DIN EN ISO/IEC 17025 |
| Erreur d'adéquation spectrale | jusqu'à plusieurs dizaines de pour cent | le poste le plus important avec une source non familière ; étalonner sur la source réelle ou appliquer un facteur de correction spectrale |
| Linéarité | inférieure à 1 % | données techniques du capteur |
| Vieillissement | inférieur à 3 % par an | augmente avec le temps écoulé depuis le dernier étalonnage ; définir un intervalle d'étalonnage |
| Dérive en température | inférieure à 0,1 % par °C | limiter la température du capteur, prévoir un refroidissement |
| Distance et alignement | dépend de l'application | définir une géométrie de mesure reproductible ; respecter la correction en cosinus |
| Répétabilité | dépend de l'application | déterminer par des mesures répétées sur votre propre montage |
Du budget à un chiffre
Les contributions sont combinées de manière quadratique, et non additionnées – elles sont indépendantes les unes des autres. L'incertitude-type composée résulte des incertitudes-types ui :
uc = √(u1² + u2² + … + un²)
Avant l'addition, chaque contribution est ramenée à k = 1 : une valeur indiquée avec k = 2 est divisée par deux, une valeur limite sans distribution indiquée est traitée comme une distribution rectangulaire et divisée par √3. À la fin, le résultat est de nouveau élargi avec k = 2.
Exemple pratique : polymérisation LED UVA, capteur étalonné par rapport à la source réelle
| Contribution | Valeur d'entrée | u (k = 1) |
|---|---|---|
| Étalonnage usine | 6 % (k = 2) | 3,0 % |
| Écart résiduel après étalonnage spécifique à la source | 4 % (k = 2) | 2,0 % |
| Vieillissement, un an depuis l'étalonnage | inférieur à 3 %, distribution rectangulaire | 1,7 % |
| Température du capteur 20 °C au-dessus de la température d'étalonnage | 2 %, distribution rectangulaire | 1,2 % |
| Répétabilité à la position de mesure | à partir de mesures répétées | 1,0 % |
| incertitude type composée | contributions individuelles combinées en quadrature | 4,3 % |
| incertitude de mesure élargie (k = 2) | incertitude type composée × 2 | 8,6 % |
Le certificat d'étalonnage seul aurait indiqué 6 %. En réalité, cette configuration atteint 8,6 % – et ce, déjà avec un capteur étalonné par rapport à la LED effectivement utilisée. Sans étalonnage spécifique à la source, l'écart spectral domine le budget et le chiffre atteint deux chiffres.
Ce que cela signifie pour le contrôle des processus
Pour la surveillance continue du procédé, ce n'est pas la valeur absolue qui compte mais la répétabilité : la dose mesurée aujourd'hui l'est-elle de la même manière que celle de la semaine dernière ? La composante systématique – étalonnage et écart d'adaptation spectrale – intervient comme un facteur fixe et s'annule lorsqu'on compare deux mesures. Ce qui reste, c'est la dispersion.
C'est pourquoi l'aptitude d'un système de mesure est établie par la preuve de capabilité avec les indices Cg et Cgk, et non par la valeur indiquée sur le certificat d'étalonnage. Pour une preuve absolue vis-à-vis des clients, des auditeurs ou d'une norme, c'est en revanche l'incertitude de mesure complète issue du budget qui s'applique.
Deux leviers permettent de la réduire le plus efficacement : l'étalonnage sur la source réelle et le respect d'un intervalle d'étalonnage. Le laboratoire d'étalonnage propose les deux, avec accréditation ISO 17025 sur demande.
Questions fréquentes sur l'incertitude de mesure
Quelle est la différence entre l'incertitude d'étalonnage et l'incertitude de mesure ?
L'incertitude d'étalonnage est indiquée dans le certificat d'étalonnage et s'applique uniquement à la source d'étalonnage, à la plage spectrale et de mesure étalonnée et au jour de l'étalonnage. L'incertitude de mesure s'applique à votre propre résultat : elle comprend l'incertitude d'étalonnage plus l'inadéquation spectrale à la source réellement utilisée, la température du capteur, le vieillissement depuis l'étalonnage, la distance et l'alignement, ainsi que la dispersion de la mesure. Elle est donc toujours plus élevée que la valeur indiquée dans le certificat.
Que signifie k = 2 dans une déclaration d'incertitude ?
k est le facteur d'élargissement. Ce qui est indiqué est l'incertitude élargie U = k · u, et non l'incertitude type u. k = 2 correspond à un niveau de confiance d'environ 95 % et est la valeur habituelle dans les certificats d'étalonnage selon la DIN EN ISO/IEC 17025. Un pourcentage sans indication de k ne peut pas être évalué, car 5 % à k = 1 et 5 % à k = 2 diffèrent d'un facteur deux.
Quelle est l'ampleur de l'incertitude de mesure d'une mesure UV en pratique ?
Cela dépend du dispositif de mesure et est déterminé à l'aide d'un bilan d'incertitude. Pour la polymérisation UVA par LED avec un capteur étalonné par rapport à la source réelle, l'étalonnage en usine, l'inadéquation résiduelle, un an de vieillissement, une température de capteur élevée et la répétabilité donnent ensemble environ 8,6 % (k = 2) – contre 6 % pour le seul certificat d'étalonnage. Sans étalonnage spécifique à la source, la valeur atteint deux chiffres.
Quelle est la contribution la plus importante à l'incertitude de mesure ?
En règle générale, l'inadéquation spectrale, dès que les mesures sont effectuées sur une source autre que celle utilisée pour l'étalonnage. Elle peut atteindre plusieurs dizaines de pour cent et ainsi dépasser toutes les autres contributions réunies. Comme l'écart est systématique et reproductible, il peut être en grande partie éliminé en étalonnant par rapport à la source réelle ou en appliquant le facteur d'inadéquation.
