Etalonnage En Sciences :
En métrologie réalisation ou modification d'un instrument de mesure à partir d'un modèle de référence.
Un étalonnage précis.


Introduction :
Le manomètre à étalonner est du type de Bourdon, le plus répandu en pratique. Le mécanisme de l’appareil est parfaitement visible à travers le cadran transparent, voir (la figure 1). Un tube manométrique à paroi mince de section ovale forme un arc de cercle de 270 degrés. Le tube est fixé rigidement à l’extrémité où l’on applique la pression à mesurer. L’autre est scellée et libre de se mouvoir. Quand la pression est admise dans le tube manométrique, ce dernier a tendance à ce redresser. Le mouvement de l’extrémité libre est transmis à un mécanisme qui entraîne une aiguille devant une échelle graduée. Le déplacement de l’aiguille est proportionnel à la pression appliquée. La sensibilité du manomètre est fonction du matériau et des dimensions du tube de Bourdon. On peut réaliser des manomètres de ce type couvrant des gammes de pression très variées.
Pour vérifier la précision d’un manomètre de Bourdon, on utilise une balance manométrique composée d’un piston cylindrique lié à un plateau pouvant se déplacer dans un cylindre. En chargeant des masses marquées sur le plateau du piston, on transmet ainsi une pression par le fluide du cylindre. L’appareil utilisé dans ce cas fonctionne avec l’eau, en pratique on emploie le plus souvent de l’huile hydraulique.


Le déroulement de l’expérience :

La figure 1 donne le schéma de principe de la balance manométrique d’étalonnage, composée d’un piston cylindrique guidé dans un cylindre étanche. Le piston peut être chargé de masses marquées pour produire la pression désirée. La pression est transmise par le fluide au manomètre à étalonner par un tuyau souple et transparent.
Pour remplir le cylindre de la balance manométrique, il suffit de démonter le piston et de verser de l’eau jusqu’au trou du trop plein. Pour purger les bulles d’air prises dans le tube transparent, il suffit de pencher l’appareil et de tapoter le tube. Si une petite quantité d’air reste dans l’appareil, elle n’aura aucune influence sur la manipulation. Seule une quantité d’air importante peut se révéler gênante en se comprimant sous l’effet de la pression, ce qui amènerait le piston à venir en contact avec le fond du cylindre.
Après cette opération de remplissage, on remonte le piston an vérifiant qu’il peut se mouvoir dans le cylindre.
On peut maintenant placer des masses marquées sur le plateau du piston, et relever les pressions correspondantes indiquées par le manomètre. On relève les résultats en augmentant le nombre de masses puis en réduisant le nombre des masses. Pour éviter que le piston ne colle dans le cylindre, il est conseillé de le faire tourner légèrement à la main avant de lire la pression sur le manomètre. Pour obtenir de bons résultats, le cylindre doit être vertical.

On relèvera la valeur du poids et de la section du piston.





* figure 1 *
Les résultats :

nbre de masses (décroissant) nbre de masses (décroissant)
Charge kg P KN /m²
5.2 195
5 185
4.7 180
4.5 170
4.2 164
4 162
3.7 154
3.5 148
3.2 139
3 133
2.7 122
2.5 117
2.2 108
2 102
1.7 92
1.5 86
1.2 75
1 70
0.7 60
0.5 55
0.2 45

Charge kg P KN /m²
0.20 45
0.50 55
0.70 60
1 69
1.2 74
1.5 85
1.7 90
2 101
2.2 105
2.5 115
2.7 121
3 130
3.2 135
3.5 146
3.7 153
4 161
4.2 167
4.5 177
4.7 183
5 193
5.2 200


Les calcules :

On a :
Pr = m.g / S


Pr : pression réelle
Mt : masse totale du piston
g : la gravité 9.81 m/s²
S : la section du piston (donné s= 315 mm² = 0.315 m²)


Masses placées sur le piston en kg (M) Masse totale du piston en
kg (Mt) Pression réelle en
(Pr) KN/m² Pression relevée sur le manomètre en KN/m²
Pression croissante Pression décroissante
0 1 31.14 0 0
0,2 1,2 37.37 45 45
0,5 1,5 46.71 55 55
0,7 1,7 52.94 60 60
1 2 62.28 69 70
1,2 2,2 68.51 74 75
1,5 2,5 77.85 85 86
1,7 2,7 84.08 90 92
2 3 93.42 101 102
2,2 3,2 99.65 105 108
2,5 3,5 109 115 117
2,7 3,7 115.22 121 122
3 4 124.57 130 133
3,2 4,2 130.8 135 139
3,5 4,5 140.14 146 148
3,7 4,7 146.37 153 154
4 5 155.71 161 162
4,2 5,2 161.94 167 164
4,5 5,5 171.28 177 170
4,7 5,7 177.51 183 180
5 6 186.85 193 185
5,2 6,2 193.08 200 195

On a aussi :

∆P = Pc – Pd (KN/m²)

∆P : différance de préssion
Pc : Pression croissante
Pd : Pression décroissante

∆P
(KN/m²) 0 0 0 0 1 1 1 2 1 3 2 1 3 4 2 1 1 3 7 2 5

Conclusion :
On déduit qu’il y a une différence de pression lors de la charge et la décharge des masses sur le piston, cette variation de pression est provoquée par l’erreur d’hystérésis et elle est égal à la moitié de l’écart maximale sur les deux valeurs de pression (P croissante, P décroissante) donc elle est exprimé par pourcentage de l’étendue de mesure.

Salut les étudiants

Comme l'habitude, Mouh Lamri toujours le premier avec ces TP, Lessons et Exo.
Très bien .... Excellent ....... Continue.

A la prochaine