Panorama des méthodes d'estimation des incertitudes de mesure

Overview of the methods for estimating measurement uncertainties

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Résumé

Depuis les années 1980, les laboratoires d'essais, les laboratoires nationaux de métrologie et le Bureau International des Poids et Mesures ont formalisé les méthodes d'estimation des incertitudes de mesure. Deux approches sont développées : d'une part, la méthode d'estimation de la justesse et de la fidélité des méthodes de mesure, formalisée dans le cadre des comparaisons interlaboratoires (ISO 5725) ; d'autre part, la méthode de propagation des incertitudes, décrite dans le GUM. Par les nécessités d'harmonisation des pratiques et d'accréditation des laboratoires, ces deux approches sont progressivement inscrites, au fil des ans, dans une démarche globale. Même si le corpus de définitions, de concepts et d'outils mathématiques n'est pas décrit dans un document unique, l'ensemble des documents de référence fournit aujourd'hui un cadre complet pour l'estimation des incertitudes, nécessaire et suffisant pour couvrir les besoins des expérimentateurs, quel que soit leur domaine.

Toutes deux applicables en hydrométrie, ces deux approches voient cependant leur mise en œuvre confrontée à l'absence d'étalon physique dans la grandeur « débit » (pour les valeurs de débit concernées), ce qui impacte la fiabilité des estimations. Comme dans de nombreux autres domaines, la comparaison des valeurs d'incertitude obtenues par les deux approches permet de conforter ces dernières. Pour être fructueuse, la démarche d'estimation de l'incertitude de mesure en hydrométrie repose sur la mise en œuvre alternée et complémentaire de ces deux approches, associée au développement des possibilités d'étalonnage des instruments (en vitesse et/ou en débit), à l'étude des facteurs d'influence dans des conditions maîtrisées et à la mise en place de circuits de comparaisons périodiques.

Abstract

Since the 1980s, National Metrology Institutes and the International Bureau of Weights and Measures (BIPM) have worked to formalize the estimation of measurement uncertainty. The method of propagation of uncertainties, described in the GUM, completes the existing statistical tools to estimate the accuracy and fidelity of measurement methods, described in the standards used for interlaboratory comparisons (ISO 5725).

Over the years, in order to harmonize practices and for the accreditation of laboratories, these methods are included in an overall approach. Even if the definitions, concepts and mathematical tools are not described in a single document, the reference documents provide now a comprehensive framework for estimating measurement uncertainties. This framework is necessary and sufficient to meet the needs of experimenters, irrespective of their field.

These two methods can be applied in hydrometry, but their implementation faces difficulties, such as the lack of standard in flow (for the considered flow values). To improve the reliability of measurement uncertainty estimates, the two methods must be alternatively used, as done by in many testing or calibrations laboratories.

To be successful, the estimation of measurement uncertainty in hydrometry is based on the implementation of these two methods, in association with the development of facilities for instrument calibration (speed and/or flow), experimental studies of the effects under controlled conditions and the organization of periodic comparisons.