BANC D ETALONNAGE EN TEMPERATURE

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1 BANC D ETALONNAGE EN TEMPERATURE Nicolas Lavenant¹, Martine Ollitrault², Yannick Hamon³, Nicolas Gilliet³, Yannick Fauvel ³, Mickael Faucheux ³ ¹ CNRS/ Université UMR6118 Géosciences (Beaulieu Université RENNES 1 ) ² INRA U3E Unité expérimentale d Ecologie et d Ecotoxicologie aquatique (RENNES agrocampus) ³ INRA UMR SAS Sol Agro et Hydrosystème Spatialisation (RENNES agrocampus)

2 POURQUOI? - LES BESOINS Aujourd hui, la mesure de température est de plus en plus utilisée : Sur les sites d observation (monitoring nappe-rivière-sol) En expérimentation En laboratoire (analyse chimique ) IMPORTANTE VARIETE DE CAPTEURS DE TEMPERATURE UTILISEES DANS NOS APPLICATIONS Capteurs aux caractéristiques variées : Plage de température d utilisation Résolution d affichage Exactitude Temps de réponse

3 POURQUOI? - LES BESOINS Avoir des résultats de mesure cohérents entre équipements Garantir que les mesures effectuées à X mois ou années d intervalle demeurent comparables DEMARCHE ASSURANCE QUALITE Fiabiliser la mesure Valoriser la mesure Contrôle métrologique (Raccordement étalon national) Estimation de l incertitude de mesure

4 POURQUOI? - LES BESOINS Le constat: les erreurs de mesure de la température ont une influence plus ou moins forte sur la qualité des résultats obtenus Estimer les performances des équipements de mesure en température Connaitre leur limite d emploi et leur dérive dans le temps Vérifier les performances attendues définies par le constructeur ou l utilisateur (E.M.T Erreur maximale tolérée) Biais Répétabilité Linéarité Incertitude de mesure Temps de réponse CORRIGER LA MESURE ET RENSEIGNER LES BASES DE DONNEES

5 COMMENT? - INVESTISSEMENTS -MOYENS Chaine thermométrique étalon (PHP602+ sonde PT100) AOIP Logiciel de pilotage mode manuel et auto Bain thermostaté AOIP

6 COMMENT? - INVESTISSEMENTS -MOYENS LOCAL : UNE SALLE TEMPERATURE localisée à l INRA SAS INRA SAS Aménagement local - Achat imprimante - Etalonnage Cofrac sonde étalon OSUR (S3O) Département EA 3500 INRA U3E Géosciences INVESTISSEMENT DE 15700

7 METHODE DE MESURE DOCUMENTS DE REFERENCE NORMATIFS FD X : Procédure d étalonnage et de vérification des thermomètres FD X : Métrologie Métrologie de l entreprise Certificat d étalonnage des moyens de mesure FD X : Métrologie et application de la statistique NF ENV : Guide pour l expression de l incertitude de mesure (GUM) METHODE PAR COMPARAISON Thermomètre à vérifier Thermomètre étalon

8 METHODE DE MESURE Inventaire de l ensemble des causes d incertitude sur la mesure de température Chaîne de mesure à vérifier Chaîne de mesure étalon Erreur de résolution Opérateur Erreur de justesse Erreur de résolution Résultat de mesure Répétition des mesures Erreur de stabilité Bain d étalonnage Erreur d homogénéité

9 CAPTEUR HOBO U22 Water Temp Pro V2 (PROSENSOR) Plage de température Exactitude Résolution -20 à 50 eau ± EXEMPLE DE CALCUL Mesure Etalon Mesure capteur Répétabilité Stabilité bain Homogénéité bain Résolution étalon Justesse étalon Résolution capteur u Ecart U élargie 95% de confiance

10 CAPTEUR HOBO U22 Water Temp Pro V2 (PROSENSOR) Plage de température Exactitude Résolution -20 à 50 eau ± EXEMPLE DE CALCUL Mesure Etalon Mesure capteur Répétabilité Stabilité bain Homogénéité bain Résolution étalon Justesse étalon Résolution capteur U Ecart U élargie 95% de confiance Capteur conforme

11 Mesure Etalon CAPTEUR HOBO Tid Bit (PROSENSOR) Plage de température Exactitude Résolution -20 à 30 eau ± Mesure capteur Répétabilité Stabilité bain Homogénéité bain Résolution étalon Justesse étalon EXEMPLE DE CALCUL Résolution capteur u Ecart U élargie 95% de confiance Mesure Etalon Mesure capteur Répétabilité 9.88 Stabilité bain Homogénéité bain Résolution étalon Justesse étalon Résolution capteur u Ecart U élargie 95% de confiance Capteur conforme Capteur non conforme

12 PREMIERS RESULTATS Modèle de capteur Exactitude Constructeur () Nbre de capteur vérifiée Conformité Correction à apporter DIVER CTD Offset Modèle DIVER Offset HOBO TID BIT Offset HOBO U12_ HOBO U22 WATER PRO V ORPHEUS CTD STARMON MINI 0.025* 3 0 Offset * Exactitude non vérifiable 30 % des capteurs vérifiés sont non conformes OFFSET DERIVE DU CAPTEUR

13 PREMIERS RESULTATS Estimation du Temps de réponse d un DIVER CTD Echelon descendant de 20 à Temps de chute : 100s 2min

14 POSSIBILITES / AMELIORATIONS Etat actuel Banc raccordé au système International d unité (SI) Correction de la mesure de T et évaluation de la dérive d un capteur Possibilité d estimer le temps de réponse d un capteur Possibilité d étalonnage rapide en interne (coût élevé en externe) Documentations qualité (mode opératoire) et Edition d un certificat d étalonnage

15 POSSIBILITES / AMELIORATIONS Etat actuel Banc raccordé au système International d unité (SI) Correction de la mesure de T et évaluation de la dérive d un capteur Possibilité d estimer le temps de réponse d un capteur Possibilité d étalonnage rapide en interne (cout élevé en externe) Documentations qualité (mode opératoire) et Edition d un certificat d étalonnage Améliorations Climatisation de la salle > Stabilité du bain Passage en huile (-40 à 125) >Homogénéité du bain Réduire le temps opérateur Automatiser les calculs (logiciel VB) Rendre le banc plus flexible

16 LIMITES / PERSPECTIVES LIMITES DU BANC Volume du bain Contrôle des capteurs avec une E.M.T < 0.1 (exemple idronaut) Passage matrice Huile / eau délicat (nettoyage) PERSPECTIVES Contrôler des sondes multiparamètres (erreur de finesse???) Travailler sur le temps de réponse des capteurs Estimer la dérive des capteurs dans le temps Appliquer les correctifs aux résultats de nos mesures de température Insérer dans nos bases de données les certificats d étalonnage

17 CONCLUSION Développement d un outil commun, mutualiser et financer par plusieurs Laboratoires (OSUR) Etalonnage de la plupart des capteurs de température du marché (exactitude > 0.15) Répond à une démarche d assurance qualité dans les laboratoires de recherche Permet de mieux connaitre et maitriser nos équipements de mesure en température Permet de corriger nos résultats de mesure et renseigner les bases de données LA RECHERCHE DE LA MEILLEURE PRECISION COUTE CHERE : Nécessité de bien évaluer son besoin : Capabilité (E.M.T recherché, plage d utilisation )

18 INFORMATIONS PRATIQUES Calendrier de réservation de la salle du banc sur le site de L OSUR (Outils pratiques) Informations Organisations Demandes d accès clé Yannick Hamon (INRA SAS) : Site Agrocampus Nicolas Lavenant (GEOSCIENCES RENNES) : Site Beaulieu MERCI

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