Les facteurs mécaniques, chimiques ou thermiques des différentes applications, altèrent la précision des appareils de mesure au fil du temps. Ce processus de vieillissement est normal mais doit être pris en considération. L’étalonnage des appareils de mesure permet d’identifier et de résoudre ces altérations.
L’étalonnage des capteurs de pression est une étape importante pour diverses raisons. D’une part, il s’agit de respecter les normes établies (telles que ISO 9001 pour n’en citer qu’une). D’autre part, les processus d’étalonnage permettent aux fabricants de bénéficier d’avantages très spécifiques, tels que l’optimisation des processus et des coûts (par exemple, en optimisant les quantités de matières premières). Cela peut s’avérer très utile dans de nombreux secteurs. Une étude réalisée en 2008 par la société de recherche Nielsen démontre que les étalonnages défectueux engendrent en moyenne des coûts de 1,7 million de dollars par an pour les entreprises de production. Les étalonnages peuvent également être considérés comme un élément central de l’assurance qualité. Dans certains secteurs, tels que l’industrie chimique, les étalonnages sont aussi un facteur important pour la sécurité.
Définitions: Étalonnage, ajustement et vérification
Les termes étalonnage, ajustement et vérification sont souvent utilisés comme synonymes, mais ils définissent cependant des processus différents. Lors d’un étalonnage, les valeurs affichées par l’instrument de mesure à tester sont comparées aux valeurs d’un appareil de référence. Chaque appareil de mesure doit être identifiable à une norme nationale à l’aide de chaînes de mesures comparatives (« traçabilité »). Pour les normes primaires, c’est-à-dire celles qui se trouvent tout en haut de la hiérarchie d’étalonnage, des appareils de contrôle de poids mort sont généralement utilisés pour les capteurs de pression. Ces appareils de contrôle sont utilisés dans les instituts et les laboratoires d’étalonnage nationaux.
Lors d’un ajustement (également appelé alignement), une intervention a lieu dans l’appareil de mesure afin de minimiser les erreurs de mesure. L’objectif est de corriger les inexactitudes découlant du vieillissement. Ainsi, l’ajustement précède généralement l’étalonnage, et une intervention directe est alors effectuée sur l’appareil de mesure. Un nouvel étalonnage est également effectué après un ajustement, afin de vérifier et de documenter cette correction.
La vérification implique une forme spéciale d’étalonnage. Elle est employée à chaque fois que le dispositif à tester est soumis à des contrôles légaux, ce qui est toujours le cas lorsque la précision de la mesure est d’intérêt public. C’est également le cas lorsque les résultats mesurés ont une influence directe sur le prix d’un produit. Les débitmètres installés dans les stations-service en sont un exemple. En Allemagne, la validation incombe au Bureau national des poids et mesures et aux centres de test agréés par l’État.
Les exigences d’étalonnage des capteurs de pression
Avant l’étalonnage, il est nécessaire de déterminer la capacité réelle d’étalonnage de l’appareil de mesure. L’organisme d’étalonnage allemand (DKD) a publié la directive DKD-R 6-1 pour l’étalonnage des capteurs de pression. Lors de l’étalonnage des capteurs de pression mécaniques, le DKD prescrit un certain nombre d’essais, qui sont divisés en contrôles visuels (dommages, contamination et propreté, étiquetage) et en contrôles de fonctionnement (intégrité du système de conduite du dispositif étalonné, fonctionnalités électriques, fonctionnement des éléments de contrôle).
Dans le chapitre suivant de la directive DKD-R 6-1, le DKD indique les conditions environnementales d’étalonnage, qui stipulent que l’étalonnage doit être effectué à une température ambiante stable. Il est également recommandé que l’étalonnage soit effectué dans les conditions de fonctionnement réelles de l’instrument de mesure.
Les procédures d’étalonnage des capteurs de pression
Une fois que la capacité d’étalonnage est déterminée et que les conditions environnementales sont idéales, l’étalonnage peut alors commencer. Le capteur de pression doit être de préférence calibré dans son ensemble (chaîne de mesure), en prenant en compte la position de montage prescrite.
La directive DKD-R 6-1 du DKD décrit différents cycles d’étalonnage pour différentes classes de précision. À ce stade, nous nous limiterons au cycle d’étalonnage A pour la classe de précision <0,1. Ce cycle d’étalonnage est également le plus complet.
Séquences d’étalonnage selon la directive DKD-R 6-1
Lors de l’étalonnage d’appareils de la classe de précision A, le DKD impose trois charges de plages de mesure complètes avant que les séquences de mesure réelles ne puissent être effectuées. Dans chaque cas, la pression maximale doit être maintenue pendant 30 secondes avant d’être complètement relâchée.
Ensuite, neuf points de plage de mesure uniformément répartis doivent être atteints par une augmentation continue de la pression. Le point zéro est considéré comme le premier point de mesure. Les points de mesure cibles doivent être atteints « par le bas ». En conséquence, l’augmentation de pression doit être effectuée lentement. Si un point cible est dépassé, l’hystérésis qui en résulte conduit à une falsification des résultats. Dans ce cas, la pression doit être réduite de manière conséquente pour parvenir « par le bas » au point de mesure à atteindre. Une fois la valeur atteinte, la pression doit également être maintenue pendant au moins 30 secondes avant lecture.
Ce processus est ensuite répété pour tous les points de mesure restants. Le dernier point dispose cependant d’une particularité, puisque la pression doit être maintenue pendant deux minutes supplémentaires avant de pouvoir être lue et documentée.
Une fois terminé, la deuxième étape de la première séquence peut commencer. Celle-ci s’effectue en sens inverse, c’est-à-dire que les différents points de mesure sont atteints de haut en bas. La pression doit être réduite lentement de sorte que la valeur cible ne soit pas sous-estimée. Cette deuxième séquence de mesure se termine par une lecture au point zéro.
La deuxième séquence de mesure peut commencer une fois que le capteur est resté sans aucune pression pendant trois minutes. Un cycle de montée et de descente de pression est alors répété sur les différents points de mesure.
Séquence d’étalonnage A selon la directive DKD-R 6-1
L’étalonnage sur site des capteurs de pression
Dans la plupart des applications industrielles, il n’est pas nécessaire de faire appel à un laboratoire spécialisé pour l’étalonnage. Les étalonneurs de pression portables sont une bonne solution pour l’étalonnage sur site des capteurs de pression. Ces étalonneurs ne sont pas aussi précis que les appareils de contrôle de poids mort, mais ils suffisent amplement pour obtenir des résultats fiables. Avec ces appareils portatifs, les normes et les générations de pression sont combinés. Lors de l’étalonnage d’un capteur de pression, un étalonnage du point zéro est effectué avec les vannes ouvertes, une fois que les connexions de pression et les connexions électriques entre le capteur et l’instrument de test ont été établies. Les points de contrôle de pression individuels peuvent ensuite être vérifiés à l’aide de la pompe intégrée. Les signaux électriques résultants sont mesurés et stockés via des enregistreurs de données intégrés, et les données peuvent ensuite être consultées directement sur ordinateur.
