Étalonnage électrique

L'étalonnage électrique est le processus qui consiste à vérifier les performances de, ou à ajuster, tout instrument qui mesure ou teste des paramètres électriques. Cette discipline est généralement désignée par le terme de métrologie électrique CC et basse fréquence. Les principaux paramètres mesurés sont la tension, l'intensité, la résistance, l'inductance, la capacitance, le temps et la fréquence. D'autres paramètres couverts par cette discipline sont notamment la puissance électrique et la phase. Des comparaisons quotientométriques de paramètres similaires sont souvent effectuées pour comparer un paramètre connu à un paramètre similaire inconnu.

L'étalonnage électrique implique l'utilisation d'appareils précis qui évaluent les performances de propriétés essentielles d'autres appareils, appelés unités sous essai.  Ces appareils précis ayant des caractéristiques de performances parfaitement connues par rapport à l'unité sous essai, il est possible d'évaluer les performances et/ou d'ajuster l'étalonnage de l'unité sous essai pour identifier ou minimiser des erreurs.  Généralement, les performances de ces appareils de précision devraient être au moins quatre fois supérieures à celles de l'unité sous essai.

Ces appareils de précision se rangent dans deux grandes catégories. Les sources de signaux électriques sont souvent appelées étalonneurs ou étalons. Les appareils de mesure de précision sont souvent classés comme des multimètres numériques de précision, étalons de mesure ou ponts de mesure.

Étalonneurs et étalons

Un étalonneur est généralement capable de fournir un large éventail de signaux de sortie de précision, comme des réglages de tension allant de quelques microvolts, en passant par quelques dizaines de millivolts et de volts, jusqu'à un maximum d'environ 1 kilovolt.

Les étalonneurs modernes fournissent en outre des sorties pour différentes fonctions électriques (comme la tension, la résistance et l'intensité).

Un étalon est considéré comme encore plus précis qu'un étalonneur.  Ses performances peuvent être quatre fois supérieures à celles d'un étalonneur, voire davantage.  Mais ces performances améliorées sont généralement limitées par rapport à un étalonneur.  Souvent, un étalon ne pourra fournir qu'une seule fonction électrique et un seul ou une poignée de réglages de sortie.

Multimètres numériques de précision, étalons de mesure et ponts de mesure

Les multimètres numériques de précision offrent d'excellentes performances de mesure de différents paramètres électriques, par différents décades de valeurs.  Les fonctions de mesure incluent généralement la tension, l'intensité et la résistance.  Moins couramment, la fréquence, la capacitance et d'autres mesures peuvent s'y ajouter.  La catégorie hautes performances d'un appareil de mesure est appelée un étalon de mesure ou éventuellement un pont de mesure.  Ces appareils ont généralement moins de fonctions mais de meilleures performances que les multimètres numériques de précision.

Pour obtenir un bon étalonnage, il ne suffit pas d'utiliser des appareils de précision pour évaluer l'unité sous essai.  Ces appareils de précision doivent eux-mêmes être régulièrement étalonnés d'une manière conforme (« traçable ») à une norme internationale du paramètre évalué.  Cette traçabilité doit être établie par une chaîne ininterrompue de comparaisons documentées avec des standards progressivement meilleurs.  Cette chaîne de standards de comparaison peut comprendre une norme nationale, internationale ou intrinsèque reconnue.

Fluke utilise une matrice de type J (J-Array) pour assurer la traçabilité dans son laboratoire d'étalonnage primaire »

Références apparentées

Pourquoi étalonner ? Vidéo »

Pourquoi étalonner ? Note d'application »

La charge de travail de l'étalonnage électrique CC et basse fréquence peut comprendre un large éventail d'instruments de mesure : multimètres numériques, oscilloscopes analogiques ou numériques, d'établi ou portables, outils de test ScopeMeter®, mesureurs de puissance et d'énergie, RTD et thermomètres à thermocouple, instrumentation de processus, enregistreurs de données, enregistreurs à déroulement et à tracé continu, etc. Les fonctions de l'étalonneur doivent répondre à toutes ou presque toutes les fonctions d'équipement de test à étalonner.  Ce qui est plus important, l'étalonneur doit avoir de meilleures performances que les spécifications requises de la charge.

La règle générale est qu'un étalonneur ou un étalon doit être au moins quatre fois meilleur que la spécification dont les performances sont évaluées, ou que la spécification référencée dans le cas d'un ajustement.

Le bon choix d'un étalonneur implique une analyse approfondie des spécifications à la fois de l'équipement sous essai et des normes d'étalonnage.  Cette analyse se base généralement sur une comparaison des spécifications recommandées par le fabricant de l'équipement testé et des spécifications standard de l'instrument d'étalonnage.

Le terme de » conformité » décrit la quantité d'entraînement électrique qu'une source d'étalonnage peut fournir à la charge électrique créée par l'instrument de mesure testé.  Un étalonneur a généralement un entraînement limité sans compromettre la précision de son signal.  Certains instruments de test (par exemple certains mesureurs analogiques et panneaux de mesure) constituent des charges relativement importantes et exigent un entraînement électrique significatif de la part de l'étalonneur.  La conformité est donc un facteur important dans les performances des spécifications.

Mesure et fourniture de source

L'étalonnage implique les deux types d'applications, exigeant une mesure de précision et la fourniture d'une source de précision.  Une source de précision sert à tester un instrument de mesure, tandis qu'un appareil de mesure de précision teste un instrument source.  On considère généralement qu'une bonne métrologie exige d'avoir un programme d'assurance de qualité qui intègre un contrôle de routine de l'instrumentation d'étalonnage du laboratoire.  Dès lors, un laboratoire devrait être équipé d'instruments de mesure de précision présentant des spécifications de performances similaires à celles des instruments sources de précision du laboratoire (tant en fonctionnalités qu'en spécifications).  Une comparaison de routine assurera la fiabilité des instruments du laboratoire et permettra de détecter de manière précoce d'éventuels problèmes et de prendre ainsi les mesures de correction appropriées.  Il est donc considéré comme une bonne pratique d'avoir et d'utiliser les deux catégories d'instruments dans une installation d'étalonnage.

Références apparentées

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Guide de l'étalonnage d'oscilloscopes avec des étalonneurs spécialisés ou multiproduit

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