Chapitre 3 : Les appareils de mesure
ISET de Nabeul
Chapitre 3
LES APPAREILS DE MESURE
OBJECTIFS
G n ral
(cid:131) Conna tre les diff rents types dappareils de mesure.
Sp cifiques
(cid:131) Etudier les caract ristiques des appareils analogiques.
(cid:131) Etudier les caract ristiques des appareils num riques.
1. INTRODUCTION
Un appareil de mesure est un syst me qui traduit un ph nom ne physique
non ou difficilement accessible nos sens, en un autre ph nom ne pouvant
tre visualis et estim .
On distingue deux types d'appareils :
" Les appareils analogiques : par leur principe de fonctionnement, donne
la grandeur mesurer exactement
th oriquement une valeur de
proportionnelle cette grandeur.
" Les appareils num riques : ils donnent une valeur repr sentant la
grandeur mesurer au pas de quantification pr s. Cette valeur est donn e
sous une forme de nombre (affichage num rique).
2. LES APPAREILS DE MESURE ANALOGIQUES
2.1. G n ralit s
Un appareil de mesure analogique comporte g n ralement un ou plusieurs
inducteurs fixes (aimant permanent, lectroaimant, &) agissant sur un
quipage mobile autour d'un axe.
La technologie interne de ces appareils repose sur trois l ments :
(cid:131) La suspension de l' quipage mobile ;
(cid:131) Le dispositif de lecture qui peut tre aiguille ou spot lumineux ;
(cid:131) Le dispositif d'amortissement qui peut tre magn tique ou par air.
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Selon leur terminologie, il existe plusieurs types d'appareils analogiques,
savoir :
(cid:131) Les quotienm tres (balance lectrique) ;
(cid:131) Appareils int grateurs (compteur, fluxm tre) ;
(cid:131) Appareils lectroniques ;
(cid:131) Appareils analogiques affichage num rique ;
(cid:131) Appareils d viation.
On s'int ressera dans ce qui suit l' tude des appareils analogiques
d viation.
2.2. Classification des appareils analogiques d viation
On peut classer les appareils de mesure analogiques, de type d viation,
selon la nature du ph nom ne physique qui d termine leur fonctionnement :
(cid:131) Appareils magn to lectriques : ils reposent sur l'action du champ
magn tique d'un aimant fixe sur une bobine travers e par un courant.
(cid:131) Appareils
ferromagn tiques :
ils reposent sur
l'action des
forces
lectromagn tiques sur une partie m tallique en fer doux.
(cid:131) Appareils lectrodynamiques : ils reposent sur l'action du champ produit
par une bobine fixe sur celui produit par une bobine mobile.
(cid:131) Appareils
ferro-dynamiques : m me principe que
les appareils
lectrodynamiques, mais avec un noyau de fer doux l'int rieur des
bobines.
(cid:131) Appareil induction : ils reposent sur l'action de champs alternatifs sur
un quipage mobile.
(cid:131) Appareils thermiques : ils reposent sur l'action de la dilatation due l'effet
joule dans un conducteur travers par un courant, ou d formation d'un
dispositif bim tallique ou encore par ph nom ne de thermocouple.
(cid:131) Appareils lectrostatiques : ils reposent sur l'action d'attraction exerc e
par l'armature fixe d'un condensateur sur son armature mobile.
2.3. Qualit des appareils analogiques de mesure
Principe de fonctionnement et mode de construction sont les principaux
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facteurs de la qualit d'un appareil de mesure.
2.3.1. Indice de classe de pr cision
Elle exprime l'imperfection de fabrication des appareils de mesure.
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Les mat riaux utilis s, les techniques de fabrication et de mise au point
font qu'un appareil n'indique jamais la vraie valeur. La norme C42-100 d finit
les valeurs suivantes de classe :
" Les appareils talons : classe 0.5 ; 0.1 et 0.2 (utilis s en laboratoire).
" Les appareils de contr le : classe 0.5 et 1 (utilis s pour contr le et
v rification)
" Les appareils industriels : classe 1.5 et 2.5.
" Les indicateurs : classe 5.
2.3.2. Sensibilit
C'est l'aptitude de l'appareil d celer de petites variations de la longueur
mesurer.
2.3.3. Fid lit
C'est la qualit de l'appareil donner toujours la m me indication pour la
m me valeur de la m me grandeur mesur e. La fid lit peut tre perturb e
par :
" Les chocs sur les parties mobiles ;
" Les champs magn tiques terrestres ou produits par un appareil voisin
g n rateur de champ parasitaire ;
" Les ph nom nes lectrostatiques ;
" L'humidit qui fait diminuer la r sistance d'isolement des circuits
lectriques de l'appareil ;
" Le vieillissement de l'appareil qui se manifeste par la diminution du
les appareils
champ magn tique des aimants permanents dans
magn to lectriques ;
" La temp rature en dilatant les pi ces m caniques et la r sistance des
conducteurs.
2.3.4. Rapidit dindication
C'est la qualit que poss de un appareil donner dans un temps minimal
la valeur de la grandeur mesurer ou ses variations.
2.3.5. Justesse
C'est la qualit d'un appareil traduire la vraie valeur qu'il mesure.
2.4. Normalisation
D'apr s l'UTE (Union Techniques de l'Electricit ), la publication homologu e
concernant les appareils de mesure d viation est la C42-100.
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" La commutation de fonctions et de gammes, indication de la position du
point d cimal au circuit d'affichage ;
" Division de tension ou amplification ;
" Conversion des tensions et de courants alternatifs en valeur efficace ;
" G n ration de courant ou de tensions permettant la mesure des
r sistances ;
" La protection de l'appareil contre les mauvaises utilisations.
Ce circuit transforme le signal re u en une tension mesurable par le
convertisseur analogique/num rique (CAN). Ce dernier compare la tension
analogique une tension de r f rence et fournit sa valeur num rique sous
forme d'un nombre d'impulsions, un compteur qui affichera le r sultat. Le
convertisseur fournit galement la polarit du signal mesur au circuit
d'affichage. L'ensemble est pilot par un circuit de commande, une horloge
assurant le d roulement successif des op rations de conversion et de
comptage.
3.3. Caract ristiques d'un multim tre
Les multim tres sont caract ris s par :
3.3.1. Nombre de points
C'est la premi re caract ristique d'un multim tre ;
(cid:131) Exemple : Affichage de 0000 9999 : 10000 valeurs possibles donc 10000
points de mesure.
3.3.2. R solution
C'est la valeur du pas de quantification dans la gamme. Elle correspond la
petite variation de la valeur de la grandeur que l'appareil peut d tecter dans
une gamme.
(cid:131) Exemple : Appareil 100000 points de mesure, dans la gamme 1V, la
r solution est gale 10 V.
3.3.3. Fid lit
Elle est li e la stabilit des caract ristiques des composants lectroniques
utilis s et la stabilit des r f rences de tension et de temps.
(cid:131) Exemple : Oscillateur ou horloge quartz 5MHz. Stabilit : 5.10-7 par
mois.
La variation de fr quence en un mois : 5.10 6 x 5.10-7= 2.5Hz.
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3.3.4. Pr cision
Elle ne d pend que de la r solution et qui fait intervenir la qualit des
composants, la pr cision des r f rences de tension et de temps.
Egalement, elle permet de calculer l'erreur totale sur la mesure.
La pr cision est galement donn e en pourcentage de la lecture pour chaque
gamme.
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