Cours de Métrologie - Partie 1 - PDF

A.BOUALAM Métrologique Feuille 1 1. Introduction à la Métrologie 1.1. Définition et Importance de la Métrologie La métrologie est la science de la mesure, englobant toutes les techniques et méthodes pour garantir des mesures p...

A.BOUALAM Métrologique Feuille 1 1. Introduction à la Métrologie 1.1. Définition et Importance de la Métrologie La métrologie est la science de la mesure, englobant toutes les techniques et méthodes pour garantir des mesures précises et fiables. Son importance réside dans sa capacité à assurer la qualité, la sécurité et la conformité des produits et services. Dans le domaine biomédical, la métrologie est cruciale, car elle garantit que les dispositifs médicaux fonctionnent correctement, contribuant ainsi à la sécurité des patients et à l'efficacité des traitements. Une mesure précise permet de diagnostiquer, surveiller et traiter efficacement, réduisant ainsi les risques d'erreurs médicales. Les besoins en mesures de toutes sortes et la nécessité de s’assurer de leur validité et de leur universalité ont fait naître la science des mesures qu’est «la métrologie ». La métrologie est une composante essentielle de la qualité. Elle constitue l’un de ses trois piliers institutionnels (normalisation, certification, métrologie). La métrologie a toujours apporté tout son savoir-faire à la qualité. Elle apparaît dans toute démarche de certification, que ce soit du produit ou de système d’assurance qualité. De nos jours, il n’est plus seulement question de réaliser le meilleur produit ou service, il faut d’une part obtenir la pérennité du niveau de qualité convenu et, d’autre part, le garantir à ses clients. Pour un client quel qu’il soit, il exige deux éléments importants, il s’agit de : - La qualité du produit, dont il attend d’être satisfait ; - Le management de la qualité de l’entreprise dans laquelle il attend d’avoir confiance et qu’elle rende sûre l’obtention de la qualité du produit. 1.2. Rôle de la Métrologie dans le Biomédical La métrologie, ou science de la mesure, joue un rôle crucial dans le domaine biomédical. Elle assure la précision et la fiabilité des mesures qui sont essentielles pour le diagnostic, le traitement et la recherche. Ainsi, la métrologie a pour rôle : a. L’assurance qualité des dispositifs médicaux : La métrologie garantit que les dispositifs médicaux fonctionnent de manière fiable et sécurisée. Exemple : Les moniteurs de signes vitaux (comme ceux mesurant la fréquence cardiaque et la pression artérielle) doivent être calibrés régulièrement pour assurer leur précision. Une dérive dans les mesures peut entraîner des erreurs de diagnostic. b. Contrôle de la Précision et de la Justesse : La précision (capacité à donner des mesures proches de la valeur réelle) et la justesse (répétabilité des mesures) sont fondamentales pour des applications biomédicales. Exemple : Dans les laboratoires de biochimie clinique, des analyseurs de sang doivent avoir leurs résultats vérifiés par rapport à des valeurs de référence pour s'assurer qu'ils mesurent correctement les concentrations de biomarqueurs, comme le glucose ou le cholestérol  A.BOUALAM Métrologique Feuille 2 2. Types de métrologies La métrologie Peut être divisée en trois types : ➔ Fondamentale ou scientifique : Qui vise à créer, développer et entretenir des étalons de référence connus. ➔ Industrielle : C’est la plus connue, elle garantit les mesures d’un processus de fabrication, encadré par un contrôle qualité relié à un pilotage de management de la qualité. ➔ Légale : Cela concerne la métrologie liée aux mesures répondant à des exigences réglementaires connues. Toute entreprise industrielle utilise un système de contrôle métrologique au sein de ses processus de contrôle de mesures. Au quotidien, nous retrouvons la notion de métrologie partout. Nos activités quotidiennes bénéficient de cette science de la mesure, qui nous facilite la vie. Qu’elles soient légales, fondamentales ou industrielles, les métrologies nationales et internationales sont appliquées à tous les secteurs d’activité. ➔ L’énergie Elle est utilisée pour garantir les conformités aux installations d’une production électrique ou d’autres sources d’énergie. ➔ L’environnement Très utile, la métrologie permet une surveillance accrue de l’environnement, en relevant des mesures précises et spécifiques dans la conservation de sa qualité. ➔ La chimie Elle permet de garantir la composition chimique des produits dans le but de maîtriser leur niveau de toxicité avant toute mise sur le marché. ➔ La santé Il s’agit de proposer des soins adaptés aux pathologies en toute confiance, sans risque pour la santé des malades. ➔ L’agroalimentaire On s’en sert pour vérifier et garantir des fabrications conformes aux spécifications requises dans le domaine. ➔ Le fret Utilisée pour le fret, la métrologie offre la possibilité de proposer des services de transports toujours plus sûrs par une meilleure communication. 3. Lexique Métrologique Un vocabulaire commun en métrologie est essentiel pour garantir la précision, la fiabilité et la compréhension des mesures dans divers domaines, y compris le biomédical.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 3 Un vocabulaire commun en métrologie est fondamental pour assurer la clarté, la précision et la compréhension dans le domaine. Il favorise la communication entre professionnels, facilite l'éducation, garantit la conformité aux normes, et contribue à l'amélioration continue des pratiques métrologiques. En somme, il est un pilier essentiel pour le succès et la fiabilité des mesures dans tous les domaines, y compris le biomédical. ➔ Clarté et Précision : Un vocabulaire standardisé évite les ambiguïtés et les malentendus. Cela permet aux professionnels de parler de manière précise des instruments, des méthodes et des résultats de mesure. [Les termes comme "précision", "justesse" et "résolution" ont des significations spécifiques. Une mauvaise interprétation peut conduire à des erreurs dans les résultats de mesure]. ➔ Communication Efficace : Un vocabulaire commun facilite la communication entre différents professionnels, qu'ils soient ingénieurs, techniciens, chercheurs ou cliniciens. Cela est particulièrement important dans des contextes multidisciplinaires. [Dans une équipe de recherche biomédicale, des membres de diverses disciplines doivent comprendre les méthodes et les résultats de manière uniforme pour collaborer efficacement]. ➔ Formation et Éducation : Un vocabulaire standard facilite l'enseignement et l'apprentissage de la métrologie. Les étudiants et les nouveaux professionnels peuvent acquérir des connaissances plus rapidement en se familiarisant avec un lexique commun. [Les manuels et les cours de formation qui utilisent un vocabulaire standard aident à construire une base solide de compréhension des concepts métrologiques]. ➔ Normalisation et Réglementation : Un vocabulaire commun est souvent intégré dans les normes et réglementations internationales (comme ISO, IEC). Cela garantit que les pratiques métrologiques respectent des critères acceptés mondialement. [Les normes ISO pour les dispositifs médicaux établissent des termes et définitions spécifiques pour assurer la conformité et la qualité des mesures]. ➔ Documentation et Traçabilité : Un vocabulaire commun facilite la documentation et la traçabilité des mesures. Cela est crucial pour les audits, les inspections et les certifications. [Des rapports d'étalonnage qui utilisent un vocabulaire standardisé permettent de suivre l'historique des instruments et d'assurer leur conformité]. ➔ Interopérabilité des Systèmes : Dans des systèmes de mesure intégrés, un vocabulaire commun assure que les différents composants peuvent interagir de manière cohérente, garantissant la fiabilité des données. [Dans un système d'imagerie médicale, différents dispositifs doivent communiquer des mesures de manière uniforme pour une interprétation correcte des résultats. ➔ Amélioration Continue : Un vocabulaire commun permet aux professionnels de partager des idées et des retours d'expérience, contribuant à l'amélioration continue des pratiques et des technologies en métrologie. [Les conférences et publications scientifiques utilisent un vocabulaire  A.BOUALAM Métrologique Feuille 4 standard pour permettre un échange d'idées sur les meilleures pratiques et les innovations dans le domaine]. On se contente de quelques termes clés utilisés en métrologie, vous trouverez d’autres terme dans le Vocabulaire International de Métrologie (VIM). Métrologie : domaine des connaissances relatif au mesurage. Grandeur mesurable : caractéristique d’un phénomène, d’un corps, d’une substance, qui est susceptible d’être distingué qualitativement par un nom (en métrologie dimensionnelle : distance, angle…) et déterminer quantitativement par une valeur (nombre exprimé dans l’unité choisie). Une grandeur s'exprime par sa mesure dans une unité : Grandeur = mesure × unité Mesurage : ensemble d’opération ayant pour but de déterminer la valeur d’une grandeur. La mesure permet d'exprimer une grandeur par un symbole (un mot, un dessin, un nombre). Contrôle : Opérations permettant de déterminer si la valeur d’une grandeur se trouve bien entre les limites de tolérance qui lui sont imposées. On distingue : Le contrôle par attribut : limité à une simple vérification de conformité (réponse par oui ou non, pas de mesurage). Applications : calibres fixes, montages de contrôle, plaquettes Viso tactiles. Le contrôle par mesurage : ou l’on procède d’abord à un ou plusieurs mesurages pour quantifier les grandeurs et ensuite à une comparaison des valeurs mesurées avec les spécifications demandées. Étalon : Mesure matérialisée, appareil de mesure ou système de mesure, destinées à définir, réaliser, conserver ou reproduire une unité ou une ou plusieurs valeurs connues d’une grandeur pour les transmettre par comparaison a d’autres instruments de mesure. Erreur de mesure : Différence entre la valeur d’une grandeur mesurée et la valeur conventionnellement vraie. Erreur systématique : Composante de l’erreur de mesure qui, lors de plusieurs mesurages de la même grandeur reste constante ou varie de façon prévisible. Exemple : erreur due a un mauvais étalonnage. Erreur aléatoire : Composante de l’erreur de mesure qui, lors de plusieurs mesurages de la même grandeur varie d’une façon imprévisible. Exemple : erreurs dues aux soins apportés par l’opérateur lors de l’action de mesurage. Incertitude de mesure : Estimation caractérisant l’étendue des valeurs dans laquelle se situe la valeur vraie d’une grandeur mesurée. L’incertitude de mesure comprend, en général plusieurs composantes (incertitude due à l’instrument, à l’opérateur, aux éléments de la chaine de mesure etc..).  A.BOUALAM Métrologique Feuille 5 Échantillonnage : est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie : lorsqu'on ne peut pas saisir un événement dans son ensemble, il faut effectuer des mesures en nombre fini, afin de représenter l'événement. 4. Fondements de la Métrologie La métrologie repose sur des principes et concepts fondamentaux qui garantissent la précision, la fiabilité et l'uniformité des mesures. 4.1. Définition de la mesure La mesure est un processus qui permet de quantifier une propriété d’un objet ou d’un phénomène en comparant cette propriété à une référence définie. Cette définition implique deux éléments clés : Quantité : la propriété mesurée (longueur, masse, température, etc.). Unité : la référence utilisée pour exprimer cette quantité. 4.2. Unités de Mesure a. Convention du mètre C’est une convention diplomatique entre Etats, signée à Paris en 1875, elle a pour objectif d’établir et d’entretenir les bases nécessaires pour assurer l’uniformité des mesures et elle est à l’origine de la création du Bureau International des Poids et Mesure (BIPM). Elle réunit aujourd’hui près de cinquante Etats, parmi lesquels figurent tous les grands pays industrialisés. La Convention du Mètre a établi une structure permanente permettant aux états membres d’avoir une action commune sur toutes les questions se rapportant aux unités de mesure. La Convention du Mètre est le cadre officiel de mesure sur lequel reposent toutes les autres activités internationales de métrologie pratique. b. Systèmes de mesure Différents systèmes d’unités de mesure ont été adoptés selon le domaine d’utilisation envisagé (CGS, MTS, MKpS, MKS). A l’heure actuelle, dans un but d’unification, tous ces systèmes sont abandonnés au profit du système appelé Système International d’Unités S.I rendu international par le traité dit « convention du mètre ». On trouve à l’origine de ce système, le système MKSA (Mètre, Kilogramme, Seconde, Ampère) qui réunissait les unités mécaniques et électriques, cohérent pour toutes les unités géométriques, mécaniques et électriques. C’est l’extension de ce dernier système qui a donné naissance au Système International d’Unités. Comme ceux qui l’ont précédé, le système S.I. n’est pas un système statique, immuable ; il évolue continuellement pour répondre à tous les besoins de mesure exprimés par les différentes industries. Ce système devrait anticiper les besoins pour que les possibilités de mesure soient toujours à même de répondre aux demandes de précision plus grande, de domaines plus larges, ou de domaines nouveaux, tout en établissant et en conservant, dans le même temps, la cohérence entre les mesures.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 6 Or la rapidité des progrès techniques et les découvertes de la physique ou les résultats des nouvelles expériences métrologiques font qu’il est impossible d’atteindre cet objectif. De ce fait, il est donc nécessaire, de temps à autre, d’apporter des modifications ou des corrections à ce système en tant que système d’unités, aux définitions des unités de base, ou à certains aspects de la matérialisation des étalons. Le Système International d’Unités, comprend actuellement sept unités fondamentales : Le mètre (m) pour les longueurs, Le kilogramme (Kg) pour les masses, La seconde (s) pour les durées (temps), L’ampère (A) pour l’intensité électrique, Le Kelvin (K) pour la température thermodynamique, Le candela (cd) pour l’intensité lumineuse, La mole (mol) pour la quantité de matière. Il comporte en outre un grand nombre d’unités dérivées (Watt, Volt, Vitesse,) et des unités supplémentaires (Radian, Stéradian...) auxquelles s’ajoutent leurs multiples (ex : km =1000 m...) et sous multiples formés au moyen de facteurs décimaux (ex : cm =0.01m...). Ces unités ont été créées pour la commodité d’usage, et dont les définitions sont des conséquences directes des définitions des unités fondamentales. Ces unités de mesure sont représentées par des étalons. Un étalon est une mesure matérialisée, un appareil de mesure ou un système de mesure destiné à définir, réaliser, conserver ou reproduire une unité ou une ou plusieurs valeurs connues d’une grandeur pour les transmettre par comparaison à d’autres instruments de mesure ; (exemples : étalon de masse de 1 Kg, cales étalon, résistance étalon de 100 Ohms, ampèremètre étalon,...). Les étalons nationaux sont reliés aux étalons internationaux qui sont conservés par le Bureau International des Poids et Mesures à Paris. La métrologie se répand dans de nombreux domaines d’activité suivant les besoins des utilisateurs : Elle englobe la recherche en vue d’améliorer les définitions des unités et leurs réalisations matérielles (métrologie scientifique). Elle inclut les mesures à caractère commercial et transactionnel qui assurent le respect des règlements et des lois (métrologie légale) La métrologie industrielle vise à fournir des moyens de mesure précis permettant aux entreprises de mesurer et contrôler leurs processus de fabrication.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 7 Les unités de mesure sont des standards utilisés pour exprimer les résultats de mesure. Le Système International d'Unités (SI) est le système de référence le plus utilisé, comprenant des unités de base (mètre, kilogramme, seconde, etc.) et des unités dérivées (newton, joule, etc.). 4.3. Exactitude, Précision et Justesse Exactitude : Capacité d'un instrument à fournir des résultats proches de la valeur vraie. Précision : Répétabilité des mesures, indépendamment de leur exactitude. Justesse : Degré dans lequel le résultat d'une mesure correspond à la valeur réelle (ou cible). 4.4. Incertitude de Mesure L'incertitude de mesure quantifie le doute qui entoure le résultat d'une mesure. Elle prend en compte les erreurs systématiques et aléatoires. Comprendre l'incertitude est crucial pour interpréter correctement les résultats. L’incertitude correspond à l’estimation du doute relevé suite au résultat d’une mesure. La mesure est influencée par de nombreux facteurs : Les moyens de mesure. La méthode mise en œuvre. La qualification des opérateurs. L’environnement. La qualité de la mesure. L’incertitude du résultat d’une prise de mesures est exprimée sous la forme d’un écart-type. On reconnaît 2 types d’incertitudes : ❖ Type A Il fait suite à une évaluation par lecture statistique de séries d’observations. ❖ Type B Il résulte des phénomènes et propriétés physiques reconnus et de valeurs de certificat d’étalonnage ou autres spécifications. 4.5. Calibration et Étalonnage Calibration : Processus de comparaison d’un instrument de mesure à une référence connue pour déterminer son exactitude. Étalonnage : Ajustement de l'instrument pour qu'il fournisse des résultats précis en fonction des standards. Il existe 6 catégories d’étalons : ➔ Un étalon international Un étalon connu et reconnu à l’échelle mondiale. Cette mesure commune permet de partager dans tous les pays un même étalon ainsi que les instruments de mesure qui en découlent. ➔ Un étalon national  A.BOUALAM Métrologique Feuille 8 Il s’agit d’un étalon reconnu par une autorité nationale pour être utilisé comme base de mesures complémentaires à d’autres étalons. ➔ Un étalon primaire De faible incertitude, l’étalon primaire est établi à partir d’une procédure de mesure primaire. ➔ Un étalon secondaire Il est rattaché à un étalon primaire de même nature par l’intermédiaire d’un étalonnage. ➔ Un étalon de référence Également appelé étalon standard, il est conçu pour l’étalonnage d’autres étalons de grandeur. Il sert à évaluer la valeur de grandeurs de même nature. ➔ Un étalon de travail C’est une mesure qui a été étalonnée en référence à un autre étalon de référence. Il est utilisé pour vérifier des dispositifs et des instruments de mesure. L’étalon : Dans le domaine métrologique, l’étalon désigne la matérialisation d’une grandeur donnée comme unité de mesure. Cette valeur précise et pérenne permet d’établir la justesse et la traçabilité des mesures par une incertitude connue. Plus l’incertitude est faible, meilleure est la qualité du mesurage. L’exactitude de la mesure doit être l’objectif recherché. L’étalonnage consiste à comparer les valeurs indiquées par l'appareil à étalonner avec les valeurs de références correspondantes (étalons). Dans certains domaines réglementés, l'étalonnage est obligatoire, par exemple lorsque les erreurs peuvent provoquer des accidents, des dérives sur la qualité d'un produit ou dans les opérations d'échanges commerciaux (métrologie légale). La vérification métrologique consiste à apporter la preuve par des mesures (étalonnage) que des exigences spécifiées sont satisfaites. Le résultat d'une vérification se traduit par une décision de conformité (suivie d'une remise en service) ou de non-conformité (suivie d'un ajustage, d'une réparation, d'un déclassement ou d'une réforme de l'appareil). L'ajustage consiste à ramener l'appareil dans des tolérances d'exactitude de mesure plus fine. L’étalonnage c’est donc l’opération qui consiste à comparer des valeurs données par un équipement de mesure et celles des valeurs de référence. Exemple : on étalonne des masses par rapport à d’autres masses de référence ou des cales à d’autres cales de référence. Les références présentent une qualité métrologique supérieure. L’étalonnage permet de : Connaître les erreurs (écarts) d’un appareil par rapport à un étalon Maîtriser les dérives dans le temps d’un appareil de mesure Réduire les incertitudes de mesure Faire les meilleures mesures souhaitées pour une qualité souhaitée.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 9 Dans le domaine biomédical, l’étalonnage garantir la précision des dispositifs médicaux utilisés dans les diagnostics et les traitements. Les erreurs de mesure peuvent entraîner des conséquences graves sur la santé des patients. L’étalonnage des instruments comme les ventilateurs, les appareils de dialyse, les moniteurs de pression sanguine, etc., est crucial. Exemple : Étalonnage d'un moniteur de pression artérielle pour s'assurer que les mesures reflètent fidèlement les valeurs physiologiques du patient Il existe 3 méthodes d’étalonnage : ➔ Interne L’entreprise dispose de son spécialiste de l’étalonnage. ➔ Externe L’entreprise expédie l’instrument à un service d’étalonnage externe ; on parle de sous-traitance d’étalonnage. ➔ Sur site L’entreprise engage un prestataire externe, qui se rend sur le site pour réaliser l’étalonnage demandé. 4.6. Traçabilité La traçabilité est la capacité à relier les résultats de mesure à des standards internationaux par une chaîne ininterrompue de comparaisons. Cela garantit que les mesures sont fiables et conformes aux normes. 4.7. Normes et Réglementations 4.7.1. En métrologie Les normes internationales en métrologie fournissent un cadre pour la traçabilité des mesures, la gestion des incertitudes, et l’étalonnage des instruments de mesure. a. La norme ISO/CEI 17025 : Titre : Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais. Application : C'est la norme internationale la plus couramment utilisée pour les laboratoires d’étalonnage et d'essai. Elle spécifie les exigences relatives à la compétence, l'impartialité, et la cohérence des opérations de ces laboratoires. Importance : Cette norme garantit que les laboratoires qui étalonnent les appareils médicaux sont techniquement compétents et fournissent des résultats de mesure fiables. b. La norme ISO 9001 : Titre : Systèmes de management de la qualité – Exigences. Application : Cette norme concerne les systèmes de gestion de la qualité et inclut des exigences relatives à la traçabilité des mesures, à l’étalonnage des instruments et à la gestion des processus.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 10 Importance : Elle s’applique à toute entreprise, y compris celles du secteur biomédical, et assure que les instruments de mesure sont correctement gérés et régulièrement calibrés. 4.7.2. En biomédical Le domaine biomédical est soumis à des réglementations strictes, car les appareils médicaux doivent être d'une extrême précision pour garantir la sécurité des patients. La norme ISO 13485 Titre : Dispositifs médicaux – Systèmes de management de la qualité – Exigences à des fins réglementaires. Application : C’est la norme principale pour les fabricants de dispositifs médicaux. Elle exige un contrôle rigoureux des instruments de mesure utilisés dans le processus de fabrication des dispositifs, ainsi que ceux utilisés pour les tests cliniques et les diagnostics. Importance : Pour garantir la sécurité des dispositifs médicaux, ISO 13485 impose un contrôle strict sur les processus d’étalonnage et de maintenance des équipements de mesure utilisés dans les laboratoires et les hôpitaux. La réglementation européenne (MDR) 2017/745 Titre : Réglementation sur les dispositifs médicaux (Medical Device Regulation - MDR). Application : La réglementation européenne MDR est une exigence pour les dispositifs médicaux commercialisés dans l'Union européenne. Elle impose des contrôles stricts sur la calibration et l’étalonnage des équipements utilisés en milieu médical. Importance : Cette réglementation impose la traçabilité des mesures prises par les dispositifs médicaux, ainsi que la vérification régulière de leur exactitude pour éviter toute défaillance qui pourrait mettre en danger les patients. La réglementation américaine FDA (Food and Drug Administration) Titre : Quality System Regulation (QSR) – 21 CFR Part 820. Application : Aux États-Unis, la FDA impose des réglementations strictes pour les dispositifs médicaux. La QSR exige que tous les dispositifs médicaux soient fabriqués et testés selon des normes rigoureuses, y compris l’étalonnage des instruments de mesure. Importance : La calibration des équipements médicaux doit être effectuée à des intervalles réguliers pour s’assurer de leur précision, en suivant des protocoles stricts définis par la FDA. 4.8. Méthodes de Mesure Il existe différentes méthodes de mesure, y compris : Mesure directe : Mesure d'une grandeur à l'aide d'un instrument (ex. : utiliser une règle pour mesurer une longueur). Mesure indirecte : Détermination d'une grandeur par calcul à partir d'autres mesures (ex. : calculer la densité à partir de la masse et du volume).  A.BOUALAM Métrologique Feuille 11 4.9. Instruments de Mesure Les instruments de mesure varient selon les propriétés à mesurer (capteurs, balances, thermomètres, etc.) et doivent être choisis en fonction des spécifications techniques et des exigences de l'application. Les instruments de mesure en métrologie sont utilisés pour mesurer et quantifier différents paramètres physiques ou chimiques avec une grande précision. Ils jouent un rôle fondamental dans de nombreux secteurs, tels que l'industrie, la science, la santé (notamment le biomédical), et même dans notre vie quotidienne. Ces instruments doivent être régulièrement étalonnés pour garantir la justesse des mesures, en fonction de normes spécifiques. Voici un aperçu des principaux types d'instruments de mesure en métrologie, classés selon les grandeurs qu'ils mesurent : a. Instruments de mesure de la longueur Ces instruments mesurent des dimensions linéaires telles que la longueur, la largeur, et la hauteur. Règle graduée : Outil simple pour mesurer des distances linéaires. Pied à coulisse : Instrument précis pour mesurer des petites longueurs, des diamètres intérieurs/extérieurs. Micromètre : Appareil très précis pour des mesures de longueur avec une précision allant jusqu'à 0,01 mm. Laser de mesure de distance : Utilisé pour mesurer des distances avec une précision basée sur la vitesse de la lumière. b. Instruments de mesure de masse Ils mesurent la quantité de matière d’un objet. Balance de précision : Utilisée dans les laboratoires pour mesurer des masses avec une grande précision. Balance électronique : Mesure la masse en convertissant une force (le poids) en signal électrique. Peson : Instrument portable pour mesurer le poids, souvent utilisé pour les objets de grande taille. c. Instruments de mesure de température Ces instruments mesurent la température dans différents environnements, qu'ils soient solides, liquides ou gazeux. Thermomètre à mercure : Thermomètre classique mesurant la température par l’expansion du mercure. Thermomètre numérique : Capteur électronique qui mesure la température et affiche les résultats numériquement. Thermocouple : Capteur de température utilisé pour les mesures à haute précision, souvent dans des environnements industriels ou scientifiques.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 12 Pyromètre : Utilisé pour mesurer la température à distance, généralement pour des objets très chauds comme les métaux en fusion. d. Instruments de mesure de pression Ils sont utilisés pour mesurer la pression dans des fluides (liquides ou gaz). Manomètre : Mesure la pression des gaz ou des liquides dans un système fermé, par exemple dans les systèmes hydrauliques ou pneumatiques. Baromètre : Utilisé pour mesurer la pression atmosphérique, souvent utilisé en météorologie. Capteur de pression électronique : Convertit la pression en un signal électrique pour un affichage numérique ou pour automatiser des processus. e. Instruments de mesure de temps Ils mesurent des intervalles de temps avec précision. Chronomètre : Mesure les intervalles de temps avec une grande précision. Horloge atomique : Utilisée pour mesurer le temps avec une précision extrême, notamment pour la synchronisation dans les télécommunications et la navigation par satellite. f. Instruments de mesure électrique Ces instruments mesurent les paramètres électriques tels que le courant, la tension, et la résistance. Voltmètre : Mesure la tension électrique entre deux points dans un circuit. Ampèremètre : Mesure l'intensité du courant dans un circuit. Ohmmètre : Mesure la résistance électrique d'un circuit ou d'un composant. Oscilloscope : Instrument pour visualiser les signaux électriques et les variations de tension au fil du temps. g. Instruments de mesure de volume et de débit Ils mesurent la quantité d’espace occupé par un fluide ou le débit d’un fluide à travers un système. Burette : Utilisée en chimie pour distribuer des volumes précis de liquide. Débitmètre : Mesure le débit des fluides (liquides ou gaz), utilisé dans de nombreuses applications industrielles. Pipette volumétrique : Utilisée pour transférer de petits volumes de liquide avec une grande précision. h. Instruments de mesure en optique Ils mesurent des paramètres liés à la lumière, tels que l'intensité lumineuse ou les caractéristiques des faisceaux lumineux. Photomètre : Mesure l'intensité de la lumière. Réfractomètre : Mesure l'indice de réfraction des substances, souvent utilisé en chimie pour analyser la pureté d'une substance.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 13 Spectrophotomètre : Utilisé pour mesurer la transmission ou l’absorption de la lumière à différentes longueurs d’onde, souvent dans les laboratoires. i. Instruments de mesure de force Ils mesurent la force appliquée à un objet ou entre des objets. Dynamomètre : Utilisé pour mesurer la force ou le couple dans une machine ou un système mécanique. Capteur de force (cellule de charge) : Convertit une force appliquée en signal électrique, utilisé dans les balances électroniques et les équipements de test de matériaux. j. Instruments de mesure en biomédical Dans le domaine biomédical, ces instruments jouent un rôle crucial pour assurer des diagnostics précis et des traitements efficaces. Sphygmomanomètre : Mesure la pression artérielle. Glucomètre : Utilisé pour mesurer la glycémie, essentiel pour les patients diabétiques. Électrocardiographe (ECG) : Enregistre les signaux électriques du cœur pour surveiller les rythmes cardiaques. Oxymètre de pouls : Mesure la saturation en oxygène dans le sang. Appareil d'échographie : Utilisé pour visualiser les organes internes en utilisant des ondes ultrasonores. k. Instruments de mesure d'humidité Ils mesurent l'humidité dans l'air ou dans des matériaux solides. Hygromètre : Instrument qui mesure le taux d’humidité dans l’air. Capteur d’humidité : Convertit l’humidité en signal électrique, utilisé dans des processus automatisés pour contrôler l’humidité ambiante. Importance de l'étalonnage Tous ces instruments de mesure doivent être régulièrement étalonnés pour garantir leur précision. En métrologie, l'étalonnage permet de comparer les mesures des instruments à des étalons certifiés, garantissant ainsi que les instruments donnent des résultats conformes aux attentes et aux standards internationaux. Les domaines d’application de la métrologie Dans un souci d’amélioration de la qualité des mesures effectuées sur leurs produits et de réduction des coûts, les entreprises prennent conscience de l’intérêt crucial des processus de vérification des mesures. La métrologie intervient dans de nombreux domaines pour la fabrication de tous types de produits pour permettre aux entreprises de proposer une meilleure maîtrise des processus et systèmes mis en  A.BOUALAM Métrologique Feuille 14 œuvre, de pouvoir prendre des décisions pertinentes et d’améliorer sans cesse la qualité des produits au sein de leurs propres laboratoires de contrôles et d’essais. 5. La métrologie scientifique La mesure d’une grandeur (masse, longueur, intensité,....) consiste à lui attribuer avec exactitude sa valeur correspondante. Cependant celle-ci n’est pas bien définie que si l’on précise l’unité de mesure. Les unités de mesure utilisées doivent être choisies de telle sorte qu’elles soient reconnues universellement. Ce sont les unités de base du système international (SI). Ces unités légales, leurs multiples, sous multiples ou leurs dérivés sont matérialisés par des « étalons primaires ». 6. La métrologie dans l’entreprise La métrologie, est un outil de base de l’échange, des marchandises, de données ou de concepts. Elle se révèle comme indispensable à la bonne marche de la société, elle est intégrée dans l’entreprise comme outil de maîtrise technologique, de la recherche et du développement jusqu’à la production et le service après-vente, de même elle assure la protection des intérêts financiers liés aux transactions. La nécessité d’universalité et d’unification des mesures impliquent l’existence d’une organisation internationale indépendante chargée de créer un ensemble de références précises, acceptées par tout le monde et accessible dans tous les domaines où la mesure est nécessaire. Il s’agit du Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Il a été créé le 20 Mai 1875 sur un accord entre plusieurs pays (Convention du mètre). Les états membres s’engageant à utiliser et à diffuser le système métrique en vue de concourir à l’uniformité des mesures dans le monde. Parmi les organismes internationaux de métrologie qui ont été créés par la suite, on peut citer l’Organisation Internationale de Métrologie Légale (OIML). Cette organisation a été créée en 1955. Le siège de cette organisation est situé à Paris. Elle est chargée d’harmoniser au niveau international les règlements métrologiques, les méthodes et les moyens de contrôle des instruments. L’OIML produit des recommandations internationales qui définissent les performances à atteindre par les instruments. Les pays peuvent ensuite fonder leur propre réglementation sur ces recommandations internationales. Toute démarche qualité, s’appuie sur des essais et des mesures. La qualité de ces mesures repose sur une bonne métrologie. La mise en place au sein de l’entreprise d’une organisation qui sera chargé de la gestion de son parc d’instrument de mesure, est le moyen privilégié pour atteindre cet objectif, il s’agit de « la fonction métrologique ». 7. La métrologie légale Selon la définition internationale, le nom métrologie légale est donné à toute forme de métrologie appliquée soumise à des règlements par des lois ou des décrets gouvernementaux. D’après cette  A.BOUALAM Métrologique Feuille 15 définition, le domaine couvert par la métrologie légale peut varier considérablement d’un pays à l’autre. Dans la plupart des pays les mesures intervenant dans les transactions commerciales (ex: masse, volume...) font l’objet d’une réglementation. Toutefois, dans de nombreux pays, la réglementation concerne les mesures intervenant dans la protection de l’industrie, principalement, dans le domaine de l’environnement et la santé. La métrologie légale, forme moderne du contrôle des poids et mesure, est l’activité par laquelle l’Etat décide d’intervenir par voie réglementaire sur certaines catégories d’instruments de mesure. La métrologie légale étend son action dans trois directions : Elle s’intéresse à la qualité des instruments utilisés pour les transactions commerciales afin d’assurer la fiabilité des mesures et prévenir les fraudes. Elle est alors un outil de régulation économique. Elle est également au service de l’ensemble des activités régaliennes, en offrant aux contrôles de l’Etat, les moyens de mesure leur permettant d’être sûrs, équitables et efficaces. Elle a enfin une mission industrielle: d’une part permettre aux industries utilisatrices de disposer d’instruments adaptés à leurs besoins, d’autre part soutenir la performance et la compétitivité (tant sur le marché intérieur qu’au niveau international) des fabricants nationaux d’instruments de mesure. La métrologie légale étant indispensable dans les transactions commerciales, pratiquement tous les pays ont un organisme national chargé de ce domaine. Dans le but de faciliter le commerce entre les pays, non seulement en ce qui concerne les instruments de mesure, mais aussi pour toutes les opérations qui impliquent des mesures, l’OIML (Organisation Internationale de Métrologie Légale) coordonne et harmonise à l’échelon international des règlements administratifs et techniques sur les mesures et les instruments de mesures utilisés dans divers pays. Métrologie légale au Maroc Au Maroc et à l’instar de plusieurs pays, la métrologie légale et industrielle relève du ministère de l’Industrie, du Commerce et de l’Artisanat. Les catégories d’instruments de mesure qui sont réglementés sont en général ceux utilisés dans les transactions commerciales (balances, pompes à essence...) et dans la surveillance du respect de la réglementation et la sécurité publique (chrono tachygraphe, analyseurs de gaz (CO2, CO), opacimètre,...) Le système de métrologie légale nationale est régi par la loi 2-79 relative aux unités de mesure. Les activités principales de la division de la métrologie, qui relève de la Direction de la Normalisation et de la Promotion de la Qualité, s’articulent autour des points suivants : Elaborer la stratégie nationale de la métrologie légale Entretenir les compétences nécessaires à l’exercice de la mission et veiller à leur transmission aux organismes de contrôle (délégations provinciales du commerce et de l’industrie) ;  A.BOUALAM Métrologique Feuille 16 Elaborer les réglementations relatives aux instruments concernés Promouvoir la métrologie dans les industries Coordonner et piloter l’ensemble des activités relatives à la métrologie. Les délégations provinciales sont chargées du contrôle et l’assistance des utilisateurs d’instruments de mesure (fabricants, réparateurs, importateurs opérant dans leur ressort territorial). Les opérations de contrôle suivent les directives du Décret n° 2-79-144 du 15 chaabane 1407 ( 14 Avril 1987) relatif au contrôle des instruments de mesure. Elles sont effectuées à plusieurs stades : Conception des instruments de mesure, par l’approbation de modèle ; Fabrication, réparation et importation par la vérification première ; Utilisation quotidienne de l’instrument par la vérification périodique. Surveillance des instruments en service 8. Laboratoires en métrologie Un étalon est défini selon le vocabulaire international de la métrologie comme étant « Mesure matérialisée, appareil de mesure, matériaux de référence ou système de mesure destiné à définir, conserver ou reproduire une unité ou plusieurs valeurs d’une grandeur pour servir de référence ». Cette matérialisation se réalise par une référence qui peut être soit un objet de même genre que l’objet à mesurer (kg en platine iridié est l’étalon primaire pour les masses) soit un matériau dont on connaît une caractéristique bien établie (Etalon à jet de césium est l’étalon primaire du temps). La préparation de ces étalons qui constitue le sommet de la hiérarchie des mesures, incombe à des organismes de hautes compétences scientifiques qui sont les « laboratoires primaires ». 8.1. Laboratoires primaires Ces laboratoires constituent des laboratoires de référence nationaux pour des grandeurs données. Leur activité s’apparente à une activité de recherche. Leur principal objet est la conservation des étalons primaires et la réalisation des travaux de recherche permettant l’amélioration des précisions de mesure et leurs exactitudes. Pour chaque domaine de mesure, le rôle de la métrologie consiste à développer les moyens techniques permettant de relier les appareils de mesure aux étalons primaires (qui peuvent être, nationaux ou internationaux) sans discontinuité et avec le minimum de perte de précision. Ce raccordement se réalise à l’aide d’une succession d’étapes liées appelées « étalonnages ». L’étalonnage est défini d’après la norme relative au VIM (NM 15.0.001) comme étant: L’ensemble des opérations établissant dans des conditions spécifiées, la relation entre les valeurs de la grandeur indiquées par un appareil de mesure ou un système de mesure ou les valeurs représentées par une mesure matérialisée ou par un matériau de référence et les valeurs correspondantes de la grandeur réalisées par les étalons.  A.BOUALAM Métrologique Feuille 17 Chaque étalonnage ou étape repose principalement sur le principe de la comparaison, parfois simple, plus souvent complexe. Cette succession d’étalonnages est nécessaire et indispensable permettant ainsi de garantir à ce que ce raccordement s’effectue avec la meilleure précision possible, il s’agit de «la chaîne d’étalonnage». Les organismes qui participent à la chaîne d’étalonnage, sont des laboratoires classés par leur niveau de précision par rapport au laboratoire primaire qui constitue le sommet de cette chaîne. Selon les pays, la chaîne d’étalonnage est un système à plusieurs niveaux, généralement, elle est à trois niveaux faisant appel à trois types de laboratoires : Laboratoire primaire (niveau 1) ; Laboratoire secondaire (niveau 2) ; Laboratoire de métrologie d’entreprise (niveau 3). Dans la littérature on a l’habitude de décrire ce système en partant de la source c’est à dire à partir de l’étalon primaire, il est important de prendre conscience que le processus de la chaîne d’étalonnage est compliqué. Pour le représenter, il est préférable de remonter la chaîne à partir de l’utilisateur d’instrument de mesure jusqu’à la réalisation de l’unité de mesure de base. 8.2. Laboratoire de métrologie d’entreprise Toutes les entreprises dont la métrologie tient une place importante et qui disposent de moyens humains et matériels adéquats, peuvent se doter de leurs propres laboratoires. Ces laboratoires sont destinés à assurer la gestion du parc des instruments de mesure utilisés par leur entreprise. L’étalonnage des appareils se réalise par l’intermédiaire des étalons dont la fréquence d’utilisation est importante, se sont « les étalons de travail ». Ces étalons sont aussi étalonnés par d’autres étalons soumis à des exigences plus sévères que les premiers, afin qu’ils conservent toutes les caractéristiques métrologiques, il s’agit « d’étalons de référence » de laboratoire. Le raccordement des instruments de mesure à l’étalon de référence du laboratoire de l’entreprise peut, s’il est nécessaire, faire appel à d’autres « étalons de transfert » intermédiaires ente l’étalon de référence et celui du travail, le nombre de ceux-ci doit être choisi de sorte que la dégradation des incertitudes due à l’utilisation des étalons successifs sont compatibles avec l’incertitude recherchée pour l’instrument de mesure. a. Etalon de référence Etalon, en général de la plus haute qualité métrologique disponible en un lieu donné, duquel dérivent les mesurages effectués en ce lieu. L’étalon de référence de l’entreprise est destiné à étalonner ses étalons de travail ou de transfert. Dans le cas où il existerait une chaîne d’étalonnage de Métrologie, cet étalon de référence doit être raccordé directement ou indirectement à un étalon de  A.BOUALAM Métrologique Feuille 18 cette chaîne. Son utilisation doit être aussi limitée que possible afin de préserver la conservation de ses caractéristiques. b. Etalon de travail Etalon qui, habituellement étalonné par comparaison à un étalon de référence, est utilisé couramment pour étalonner ou contrôler des mesures matérialisées ou des appareils de mesure. c. Etalon de transfert Etalon utilisé comme intermédiaire pour comparer entre eux des étalons, des mesures matérialisées ou des appareils de mesure. Les étalons de référence d’un laboratoire d’entreprise sont aussi à leur tour soumis à des étalonnages, mais cette fois-ci, externes. Ils sont raccordés aux étalons de référence d’un autre laboratoire de niveau de précision supérieure, il s’agit du « laboratoire secondaire ». 7.1. Laboratoire secondaire La tâche principale du laboratoire secondaire consiste à étalonner les étalons de référence des laboratoires d’entreprise, et les instruments de mesure des entreprises dépourvues de laboratoire d’étalonnage. Il constitue donc l’interlocuteur direct des industriels et de tous les utilisateurs d’instrument de mesure. Les activités d’étalonnage des laboratoires secondaires s’accompagnent dans la plupart des cas d’une activité de recherche en métrologie. Ils étudient et développent de nouvelles techniques d’étalonnages de façon à adopter leurs possibilités aux besoins industriels. Ils complètent aussi les travaux des laboratoires primaires en mettant en place des étalons pour les grandeurs dérivées ainsi que pour les multiples et sous multiples des unités de base. Les laboratoires secondaires constituent l’interface entre les entreprises (utilisateurs d’instruments de mesure) et les laboratoires primaires, c’est pour cela, leurs étalons de référence sont comparés et ré étalonnés périodiquement à ceux des laboratoires primaires. La chaîne d’étalonnage est donc un moyen indispensable pour tout instrument de mesure, elle rend significatives ses indications. Elle permet aussi d’assurer l’identité des mesures effectuées tant sur le plan national que sur le plan international. Pour concourir à l‘uniformité de mesure dans le monde, les instances internationales de métrologie travaillent en étroite collaboration. Cette collaboration se manifeste par l’organisation des comparaisons internationales.