Lexique

Extrait du "Vocabulaire international de métrologie - Concepts fondamentaux et généraux des termes associés (VIM)"
[Source du document : ISO/CEI guide 99: 2007 - International Organisation for Standardisation (ISO) ]

• Grandeurs et unités
• Mesurages
• Résultats de mesure
• Instruments de mesure
• Caractéristiques des instruments de mesure
• Etalons

GRANDEURS ET UNITÉS

Grandeur, f :

Propriété d'un phénomène, d'un corps ou d'une substance que l'on peut exprimer quantitativement sous forme d'un nombre et d'une référence.

Notes

• Le concept générique de grandeur peut être subdivisé en plusieurs niveaux de concepts spécifiques.
• La référence peut être une unité de mesure, une procédure de mesure, un matériau de référence ou une de leurs combinaisons.
• Les séries ISO 80000 et CEI 80000 grandeurs et unités donnent des symboles de grandeurs. Les symboles de grandeurs sont écrits en italique. Un symbole donné peut noter des grandeurs différentes.
• Le format préféré par l'UICPA-IFCC pour la désignation des grandeurs dans les laboratoires de biologie médicale est "système - constituant; nature-de-grandeur".
• Une grandeur telle que définie ici est une grandeur scalaire. Cependant, un vecteur ou un tenseur dont les composantes sont des grandeurs est aussi considéré comme grandeur.
• Le concept de "grandeur" peut être subdivisé de façon générique, par exemple "grandeur physique", "grandeur chimique" et "grandeur biologique" ou grandeur de base et grandeur dérivée.

 

Grandeur de base, f :

Grandeur d'un sous-ensemble choisi par convention dans un système de grandeurs donné de façon à ce qu'aucune grandeur du sous-ensemble ne puisse être exprimée en fonction des autres.

Notes

• Le sous-ensemble mentionné dans la définition est appelé l'ensemble des grandeurs de base.
• Les grandeurs de base sont considérées comme mutuellement indépendantes puisqu'une grandeur de base ne peut être exprimée par un produit de puissances des autres grandeurs de base.
• On peut considérer la grandeur "nombre d'entités" comme une grandeur de base dans tout système de grandeurs.

 

Grandeur dérivée, f :

Grandeur définie; dans un système de grandeurs, en fonction des grandeurs de base de ce système.

Exemples
Dans un système de grandeurs ayant pour grandeurs de base la longueur et la masse, la masse volumique est une grandeur dérivée définie comme le quotient d'une masse par un volume (longueur au cube).

Unité (de mesure), f :

Grandeur scalaire réelle définie et adoptée par convention, à laquelle on peut comparer tout autre grandeur de même nature pour exprimer le rapport des deux grandeurs sous forme d'un nombre.

Notes

• On désigne les unités de mesure par des noms et des symboles attribués par convention
• Les unités des grandeurs de même dimension peuvent être désignées par le même nom et le même symbole même si ces grandeurs en sont pas de même nature. On emploie, par exemple, le nom " joule par kelvin" et le symbole J/K pour désigner à la fois une unité de capacité thermique et une unité d'entropie, bien que ces grandeurs ne soient généralement pas considérées comme étant de même nature. Toutefois dans certains cas, des noms spéciaux sont utilisés exclusivement pour des grandeurs d'une nature spécifiée.

 

Système international d'unités, SI, m :

Système d'unités, fondé sur le système international de grandeurs, comportant les noms et symboles d'unités, une série de préfixes avec leurs noms et symboles, ainsi que des règles pour leur emploi, adopté par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM).

Notes

• Le SI est fondé sur les sept grandeurs de base de l'ISQ. Les noms et les symboles des unités de base sont donnés dans le tableau suivant :
  
  

  	Unité SI de base
  Grandeur	Nom	Symbole
  longueur	mètre	m
  masse	kilogramme	kg
  temps	seconde	s
  courant électrique	ampère	A
  température thermodynamique	kelvin	K
  quantité de matière	mole	mol
  intensité lumineuse	candela	cd

  
   
• Les unités de base et les unités dérivées cohérentes du SI forment un ensemble cohérent, appelé "ensemble des unités SI cohérentes".
• L'ensemble du SI est décrit et expliqué dans la dernière version de la brochure éditée par le BIPM.

 

Unité (de mesure) de base, f :

Unité de mesure adoptée par convention pour une grandeur de base.

Notes

• Dans tout système d'unités cohérent, il y a une seule unité de base pour chaque grandeur de base.
  • Exemple
    Dans le SI, le mètre est l'unité de base de longueur.
• Une unité de base peut aussi servir pour une grandeur dérivée de même dimension
• • Exemple
    La hauteur de pluie, définie comme un volume surfacique (volume par aire) a le mètre comme unité dérivée cohérente dans le SI
• Pour un nombre d'entités, on peut considérer le nombre un, de symbole 1, comme une unité de base dans tout systèmes d'unités.

•  

  Unité (de mesure) dérivée, f :

  Unité de mesure d'une grandeur dérivée.

  Exemple

  Pour certaines unités dérivées, il existe des noms et des symboles spéciaux; par exemple dans le SI:

  	Unité SI dérivée
  Grandeur	Nom	Symbole	en Unités de base
  force	newton	N	m.kg.s-2
  énergie	joule	J	m².kg. s-²
  pression	pascal	Pa	m-1.kg. s-2

   

  Multiple d'une unité (de mesure), m :

  Unité de mesure obtenue en multipliant une unité de mesure donnée par un entier supérieur à un.

  Exemples
  a) L'un des multiples décimaux du mètre est le kilomètre;
  b) L'un des multiples non décimaux de la seconde est l'heure.

  Sous-multiple d'une unité (de mesure), m :

  Unité de mesure obtenue en divisant une unité de mesure donnée par un entier supérieur à un.

  Exemples
  L'un des sous-multiples décimaux du mètre est le millimètre.

   

  Valeur d'une grandeur, f :

  Ensemble d'un nombre et d'une référence constituant l'expression quantitative d'une grandeur.

  Exemples
  a) Longueur d'une tige: 5,34 m ou 534 cm;
  b) Masse d'un corps: 0,152 kg ou 152 g;
  c) Quantité de matière d'un échantillon d'eau (H₂O) : 0,012 mol ou 12 mmol.

  Notes

  • Selon le type de référence, la valeur d'une grandeur est :
    • soit le produit d'un nombre et d'une unité de mesure; l'unité un est généralement omise pour les grandeurs sans dimensions;
    • soit un nombre et la référence à une procédure de mesure;
    • soit un nombre et un matériau de référence.
  • Le nombre peut être complexe;
  • La valeur d'une grandeur peut être représentée de plus d'une façon;
  • Dans le cas de grandeurs vectorielles ou tensorielles, chaque composante a une valeur.

   

  MESURAGES

  Mesurage, m :

  Processus consistant à obtenir expérimentalement une ou plusieurs valeurs que l'on peut raisonnablement attribuer à une grandeur.

  Notes

  • Les mesurages ne s'appliquent pas aux propriétés qualitatives;
  • Un mesurage implique la comparaison de grandeurs et comprend le comptage d'entités;
  • Un mesurage suppose une description de la grandeur compatible avec l'usage prévu d'un résultat de mesure, une procédure de mesure, un système de mesure étalonné fonctionnant selon une procédure de mesure spécifiée, incluant les conditions de mesure.
    Le déroulement des opérations.

   

  Métrologie, f :

  Science des mesurages et ses applications.

  Notes

  • La métrologie comprend tous les aspects théoriques et pratiques des mesurages, quels que soient l'incertitude de mesure et le domaine d'application.

   

  Mesurande, m :

  Grandeur que l'on veut mesurer.

  Exemple
  Pression de vapeur d'un échantillon donné d'eau à 20 °C.

  Notes

  • La spécification d'un mesurande nécessite la connaissance de la nature de grandeur et la description de l'état du phénomène, du corps ou de la substance dont la grandeur est une propriété, incluant tout constituant, et les entités chimiques en jeu.
  • Dans la 2e édition du VIM et dans la CEI 60050-300 :2001, le mesurande est défini comme "grandeur soumis à mesurage".
  • Il se peut que le mesurage, incluant le système de mesure et les conditions sous lesquelles le mesurage est effectué, modifie le phénomène, le corps ou la substance de sorte que la grandeur mesurée peut différer du mesurande. Dans ce cas, une correction appropriée est nécessaire.
    Exemple
    La longueur d'une tige en équilibre avec la température ambiante de 23°C sera différente de la longueur à la température spécifiée de 20°C, qui est le mesurande. Dans ce cas, une correction est nécessaire.
  • En chimie, l'expression "substance à analyser" ou le nom d'une substance ou d'un composé, sont quelquefois utilisés à la place de "mesurande". cet usage est encore erroné puisque ces termes ne désignent pas des grandeurs.

   

  RÉSULTATS DE MESURE

  Exactitude de mesure, f :

  Étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d'un mesurande.

  Notes

  • L'exactitude de mesure n'est pas une grandeur et ne s'exprime pas numériquement. Un mesurage est quelquefois dit plus exact s'il fournit une plus petite incertitude.
  • Il convient de ne pas utiliser le terme "exactitude de mesure" pour la justesse de mesure et le terme "fidélité de mesure" pour l'exactitude de mesure. Celle-ci est toutefois liée aux concepts de justesse et de fidélité.
  • L'exactitude de mesure est quelquefois interprétée comme l'étroitesse de l'accord entre les valeurs mesurées qui sont attribuées au mesurande.

   

  Répétabilité de mesure, f :

  Fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de répétabilité

   

  Reproductibilité de mesure, f :

  Fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de reproductibilité.

  Notes

  Des termes statistiques pertinents sont donnés dans l'ISO 5725-1:1994 et l'ISO 5725-2:1994

   

  Incertitude de mesure, f :

  Paramètre non négatif qui caractérise la dispersion des valeurs attribuées à un mesurande, à partir des informations utilisées.

  Notes

  • L'incertitude de mesure comprend des composantes provenant d'effets systématiques, telles que les composantes associées aux corrections et aux valeurs assignées des étalons, ainsi que l'incertitude définitionnelle. Parfois, on ne corrige pas des effets systématiques estimés, mais on insère plutôt des composantes associées à l'incertitude;
  • le paramètre peut être, par exemple, un écart type appelé incertitude type (ou un de ces multiples) ou la demi-étendue d'un intervalle ayant une probabilité de couverture déterminée;
  • L'incertitude de mesure comprend en général de nombreuses composantes. certaines peuvent être évaluées par une évaluation de type A de l'incertitude à partir de la distribution statistique des valeurs provenant des séries de mesurages et peuvent être caractérisées par des écarts types. Les autres composantes, qui peuvent être évaluées par une évaluation de type B de l'incertitude, peuvent aussi être caractérisées par des écarts types, évalués à partir de fonctions de densité de probabilité fondées sur l'expérience ou d'autres informations;
  • En général, pour des informations données, on sous-entend que l'incertitude de mesure est associée à une valeur déterminée attribuée au mesurande. Une modification de cette valeur entraîne une modification de l'incertitude associée.

   

  Erreur de mesure, f :

  Différence entre la valeur mesurée d'une grandeur et une valeur de référence.

  Notes

  • Le concept d'erreur peut être utilisé :
    • lorsqu'il existe une valeur de référence unique à laquelle se rapporter, ce qui a lieu si on effectue un étalonnage au moyen d'un étalon dont le valeur mesurée a une incertitude de mesure négligeable ou si on prend une valeur conventionnelle, l'erreur est alors connue;
    • si on suppose le mesurande représenté par une valeur vraie unique ou un ensemble de valeurs vraies d'étendue négligeable, l'erreur étant alors inconnue.
  • Il convient de ne pas confondre l'erreur de mesure avec une erreur de production ou une erreur humaine.

   

  INSTRUMENTS DE MESURE

  Instrument de mesure, appareil de mesure, m :

  dispositif utilisé pour faire des mesurages, seul ou associé à un ou plusieurs dispositifs annexes.

  Notes

  • Un instrument de mesure qui peut être utilisé seul est un système de mesure.
  • Un instrument de mesure peut être un appareil de mesure indicateur ou une mesure matérialisée.

   

  mesure matérialisée, f :

  Instrument de mesure qui reproduit ou fournit d'une manière permanente pendant son emploi, des grandeurs d'une ou plusieurs natures, chacun avec une valeur assignée.

  Exemples
  masse marquée, mesure de capacité (fournissant une ou plusieurs valeurs, avec ou sans échelle de valeurs, résistance électrique étalon ; règle graduée, cale étalon, générateur de signaux, étalons, matériau de référence certifié.

  Notes

  • L'indication d'une mesure matérialisée est sa valeur assignée.
  • Une mesure matérialisée peut être un étalon.

   

  CARACTERISTIQUES DES INSTRUMENTS DE MESURE

  Étendue de mesure, étendue nominale, f :

  Valeur absolue de la différence entre les valeurs extrêmes d'un intervalle nominal des indications

  Exemple
  Pour un intervalle nominal des indications entre -10 V à +10 V, l'étendue de mesure est 20 V.

  NOTE

  En anglais, l'étendue de mesure est quelquefois dénommée "span a nominal interval". En français, le terme intervalle de mesure est parfois improprement employé.

   

  valeur nominale, f :

  Valeur arrondie ou approximative d'une grandeur caractéristique d'un instrument de mesure ou d'un système de mesure qui sert de guide pour son utilisation appropriée.

  Exemples
  La valeur 100 ohms marquée sur une résistance étalon,
  La valeur 1 000 ml marquée sur une fiole jaugée à un trait,
  La valeur 0,1 mol/L de la concentration en quantité de matière d'une solution d'acide chlorhydrique,
  La valeur -20°C d'une température Celcius maximale de stockage.

  NOTE

  En anglais, il convient de ne pas confondre les termes "normal quantity value" et "nominal value" avec la valeur d'une propriété qualitative (en anglais "nominal value").

   

  ETALONS

  Dans la science et la technologie, le mot anglais "standard" est utilisé avec deux significations différentes: comme document normatif technique largement adopté, spécification, recommandation technique ou document similaire (en français "norme" - en anglais en réalité un raccourci de "documentary standard"), et aussi comme "étalon" (en anglais "measurement standard"). Seule la deuxième signification relève de ce Vocabulaire et en anglais le qualificatif "measurement" est généralement omis par simplification.

   

  Étalon, m :

  Réalisation de la définition d'une grandeur donnée, avec une valeur déterminée et une incertitude de mesure associée, utilisée comme référence.

  Exemples
  a) Etalon de masse de 1 kg avec une incertitude type associée de 3 µg;
  b) Résistance étalon de 100 Ω avec une incertitude type associée de 1µΩ;
  c) Etalon de fréquence à césium avec une incertitude type associée de 3.10^-16;
  d) Série de solutions de référence de cortisol dans le sérum humain, dont chaque solution a une valeur certifiée avec une incertitude de mesure;

  Notes

  • La réalisation de la définition d'une grandeur donnée peut être fournie par un système de mesure, une mesure matérialisée ou un matériau de référence.
  • Un étalon sert souvent de référence dans l'obtention de valeurs mesurées et d'incertitudes de mesure associées pour d'autres grandeurs de même nature, établissant ainsi une traçabilité métrologique par l'intermédiaire de l'étalonnage d'autres étalons, instruments de mesure ou systèmes de mesure.
  • Le terme réalisation est employé ici dans son sens le plus général. Il désigne trois procédures de réalisations.
    • la réalisation stricto sensu, est la réalisation physique de l'unité à partir de sa définition.
    • la reproduction consiste, non pas à réaliser l'unité à partir de sa définition, mais à construire un étalon hautement reproductible fondé sur un phénomène physique, par exemple l'emploi de lasers stabilisés en fréquence pour construire une étalon du mètre
    • L'adoption d'une mesure matérialisée comme étalon. C'est la cas de l'étalon de masse de 1 kg.
  • L'incertitude type associée à un étalon est toujours une composante de l'incertitude type composée dans un résultat de mesure obtenu en utilisant l'étalon. Cette composante est souvent petite par rapport à d'autres composantes de l'incertitude type composée.
  • La valeur de la grandeur et l'incertitude de mesure doivent être déterminées au moment où l'étalon est utilisé.

   

  Étalon national, m :

  Étalon reconnu par une autorité nationale pour servir dans un état ou une économie, comme base à l'attribution de valeurs à d'autres étalons de grandeurs de même nature.

   

  Étalon primaire, m :

  Étalon établi à l'aide d'une procédure de mesure primaire ou créé comme objet choisi par convention.

  Exemple
  a) Etalon primaire de concentration en quantité de matière préparé en dissolvant une quantité de matière connue d'une substance chimique dans un volume connu.
  b) Etalon primaire de pression fondé sur des mesurages séparés de force et d'aire.
  c) Etalon de température thermodynamique constitué d'une cellule à point triple de l'eau.
  d) Le prototype international du kilogramme en tant qu'objet choisi par convention

   

  Étalon secondaire, m :

  Étalon établi par l'intermédiaire d'un étalonnage par rapport à un étalon primaire d'une grandeur de même nature.

  Notes

  • On peut obtenir directement la relation entre l'étalon primaire et l'étalon secondaire ou mettre en œuvre un système de mesure intermédiaire étalonné par l'étalon primaire, qui assigne un résultat de mesure à l'étalon secondaire
  • Un étalon dont la valeur est assignée par une procédure de mesure primaire de mesure de rapport est un étalon secondaire.

   

  Étalon de référence, m :

  Étalon conçu pour l'étalonnage d'autres étalons de grandeurs de même nature dans une organisation donnée ou en un lieu donné.

   

  Étalon de travail, m :

  Étalon qui est utilisé couramment pour étalonner ou contrôler des instruments de mesures ou des systèmes de mesures.

  Notes

  • Un étalon de travail est habituellement étalonné par rapport à un étalon de référence.
  • Un étalon de travail servant à la vérification est aussi désigné comme ou étalon de contrôle.

   

  Étalon voyageur, m :

  Étalon, parfois de construction spéciale, destiné au transport en des lieux différents.

  Exemple

  Étalon de fréquence à césium 133, portatif et fonctionnant sur accumulateur.

   

  Traçabilité métrologique, f :

  Propriété d'un résultat de mesure selon laquelle ce résultat peut être relié à une référence par l'intermédiaire d'une chaîne ininterrompue et documentée d'étalonnages dont chacun contribue à l'incertitude de mesure.

  Notes

  • La référence mentionnée dans la définition peut être une définition d'une unité de mesure sous la forme de sa réalisation pratique, une procédure de mesure qui indique l'unité de mesure dans le cas d'une grandeur autre qu'une grandeur ordinale ou un étalon.
  • La traçabilité métrologique nécessite l'existence d'une hiérarchie d'étalonnage.
  • La spécification de la référence doit comprendre la date où cette référence a été utilisée dans l'établissement d'une hiérarchie d'étalonnage, ainsi que d'autres informations métrologiques pertinentes concernant la référence, telles que la date où a été effectué le premier étalonnage de la hiérarchie.
  • Pour les mesurages comportant plus d'une seule grandeur d'entrée dans le modèle de mesure, chaque valeur d'entrée devrait être elle-même métrologiquement traçable et la hiérarchie d'étalonnage peut prendre la forme d'une structure ramifiée ou d'un réseau. Il convient que l'effort consacré à établir la traçabilité métrologique de chaque valeur d'entrée soit proportionné à sa contribution relative au résultat de mesure.

   

  Étalonnage, m :

  Opération qui dans des conditions spécifiées, établit en une première étape une relation entre les valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications correspondantes avec les incertitudes associées, puis utilise en une seconde étape cette information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une indication.

  Notes

  • Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d'un énoncé, d'une fonction d'étalonnage, d'un diagramme d'étalonnage, d'une courbe d'étalonnage ou d'une table d'étalonnage. Dans certains cas, il peut consister en un e correction additive ou multiplicative de l'indication avec une incertitude de mesure associée.
  • Il convient de ne pas confondre l'étalonnage avec l'ajustage d'un système de mesure, souvent appelé improprement "auto-étalonnage", ni avec la vérification de l'étalonnage.
  • La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l'étalonnage.

   

  Matériau de référence (MR), m :

  Matériau suffisamment homogène et stable en ce qui concerne des propriétés spécifiées, qui a été préparé pour être adapté à son utilisation prévue pour un mesurage ou pour l'examen de propriétés qualitatives.

  Notes

  • L'examen d'une propriété qualitative comprend l'attribution d'une valeur et de l'incertitude associée à un autre matériau. Cette incertitude n'est pas une incertitude de mesure.
  • Des matériaux de référence avec ou sans valeurs assignées peuvent servir à contrôler la fidélité de mesure, tandis que seuls des matériaux à valeurs assignées peuvent servir à l'étalonnage ou au contrôle de la justesse de mesure.
  • Des matériaux de référence comprennent des matériaux caractérisés par des grandeurs et des matériaux caractérisés par des propriétés qualitatives.
    • Exemple - MR supports de grandeurs
      a) eau de pureté déterminée, dont la viscosité dynamique est utilisée pour l'étalonnage de viscosimètres;
      b) sérum humain sans valeur assignée à la concentration de cholestérol intrinsèque, utilisé seulement pour le contrôle de la fidélité de mesure;
      c) tissu de poisson contenant une fraction massique déterminée de dioxine, utilisé comme étalon dans un étalonnage.
      
    • Exemple - MR supports de propriétés qualitatives
      a) nuancier de couleur indiquant une ou plusieurs couleurs spécifiées;
      b) ADN contenant une séquence spécifiée de nucléotides;
      c) urine contenant de la 19-androstènedione.
  • Un matériau de référence est quelque fois incorporé dans un dispositif fabriqué spécialement:
    • Exemple
      a) substance dont le point triple est obtenu dans une cellule triple point;
      b) verre de densité optique connue dans un support de filtre de transmission;
      c) sphères à granulométrie uniforme montées sur une lame de microscope.
  • Certains matériaux de référence ont des valeurs assignées qui sont métrologiquement traçables à une unité de mesure en dehors d'un système d'unités. ces matériaux comprennent des vaccins auxquels des unités internationales (UI) ont été assignées par l'Organisation mondiale de la santé (OMS)
  • Dans un mesurage donné, un matériau de référence donné ne peut être utilisé que pour l'étalonnage ou pour l'assurance de la qualité.
  • Il convient d'inclure dans les spécifications d'un matériau de référence sa traçabilité, qui indique son origine et son traitement.
  • La définition de l'ISO/REMCO est analogue, mais utilise le terme "processus de mesure" pour signifier "examen" qui couvre à la fois un mesurage de la grandeur et l'examen d'une propriété qualitative.

   

  Matériau de référence certifié (MRC), m :

  Matériau de référence, accompagné d'une documentation délivrée par un organisme faisant autorité et fournissant une ou plusieurs valeurs de propriétés spécifiées avec les incertitudes et les traçabilités associées, en utilisant des procédures valables.

  Exemple
  Sérum humain dont la valeur assignée à la concentration de cholestérol et l'incertitude de mesure associée sont indiquées dans un certificat et sert d'étalon dans un étalonnage ou de matériau de contrôle de la justesse de mesure.

  Notes

  • La documentation mentionnée est délivrée sous la forme d'un certificat (voir le guide ISO 31:2000).
  • Des procédures pour la production et la certification de matériaux de référence certifiés sont ordonnées, par exemple, dans les guides ISO 34 et ISO 35.
  • Dans la définition, le terme "incertitude" peut désigner soit une incertitude de mesure, soit l'incertitude associée à la valeur quantitative, telle que l'identité ou la séquence. Le terme traçabilité peut désigner soit la traçabilité métrologique de la valeur d'une grandeur, soit la traçabilité de la valeur d'une propriété qualitative.
  • Les valeurs de grandeurs spécifiées des matériaux de références certifiés exigent une traçabilité métrologique avec une incertitude de mesure associée.
  • La définition de l'ISO/REMCO et analogues, mais utilise "métrologique" à la fois pour une grandeur et pour une propriété qualitative.
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