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Valeur crête, moyenne et efficace d'une tension AC
 



Métrologie

La Métrologie a pour objet la mesure de grandeurs. Afin de pouvoir établir une correspondance entre les différentes valeurs d'une grandeur et des nombres il est nécessaire de définir une valeur de référence. Un appareil de mesure élabore une valeur par rapport à cette référence (lié à un étalon). La métrologie peut se définir comme étant « la science de la mesure associée à l’évaluation de son incertitude » c'est à dire la spécificité de la discipline métrologique n’est pas dans la mesure elle-même, mais dans la validation du résultat, notamment en précisant ses limites.

La métrologie scientifique est placée sous l'autorité de la Convention Internationale du Mètre (traité diplomatique conclu entre quarante-neuf nations) créée en 1875 lors de la fondation du Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) (pavillon de Breteuil à Sèvres) qui - dans sa mission d'assurer l'uniformité mondiale des mesures et leur traçabilité au Système international d'unités (SI) - est en charge de la conservation et de la reproduction des étalons.

Les étalons

Une mesure est un processus physique (comparer une grandeur physique inconnue avec une grandeur de même nature prise comme référence), tandis que la définition de la référence est un processus abstrait matérialise sous la forme d'un étalon (phénomène ou corps stable).

Les étalons les plus précis sont obtenus à partir des constantes universelles tels que la vitesse de la lumière, la constante de Planck ou la charge de l'électron (étalons quantiques) permettant d'obtenir des incertitudes < 10-12 pour la mesure du temps par exemple. Les étalons de référence (primaires) sont rarement utilisés directement pour les mesures ou pour étalonner les appareils de mesure. On dispose pour ces opérations des étalons secondaires (ou copies des étalons primaires).

Les étalons de fréquence et de temps

La génération de fréquence d'un étalon primaire de temps et de fréquence est basée sur la transition entre deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133 : la durée de 9 162 631 770 périodes de la radiation est depuis le 13 octobre 1967 la définition de la seconde dans le système international d'unités (SI). Les étalons sécondaires au rubidium fonctionnent d'après le principe du résonateur atomique (Rb 87) excité par un rayonnement lumineux. Le signal en sortie du résonateur contrôle un oscillateur à quartz, dont le viellissement est ainsi compensé. D'autres référence de temps et de fréquences utilisent un oscillateur à quartz synchronisé par radio (GPS, DCF, France Inter...) pour raccorder ces étalons secondaires aux étalons primaires qui pilotent ces emissions.

Les principaux fabricants/distributeurs d'étalons de fréquence

Les étalons de tension

L'étalon quantique du volt en courant continu est basé sur l'effet Josephson. En 1962, Brian Josephson établit une équation impliquant deux constantes fonda-mentales (constante de Planck, charge de l'électron) permettant de déterminer le courant à travers une jonction tunnel formé par un isolateur entré deux supra-conducteurs. Ce principe permet aujourd'hui de réaliser des étalons de tension avec une incertitude de quelques 10-10 qui ne depend théoriquement plus que de l'incertitude de la fréquence. Les étalons de tensions secondaires (bases souvent sur des tension de référence zener) sont rattaché à des étalons nationaux ou internationaux (notamment en termes de connaissance de l’incertitude de mesure).

Les principaux fabricants d'étalons et de calibrateurs de tension (et d'autres grandeurs électriques)



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