TE-LP-003 — Pratique de laboratoire pour la sélection et l'évaluation de thermomètres numériques à lecture directe

Version 9.0

Révisions
Version Date Description
1.0 Document d'origine.
2.0 Ajout de la déclaration « copie contrôlée » dans l'en-tête du document.
3.0 Procédure retravaillée aux articles 1.2 et 2.1, tableaux 3, 2.5, 2.8, 2.10, 3.2, 3.4 et 3.6.
4.0 Ajout d'une nouvelle exigence de température en service et ambiante sous 2.2 et 3.3 (passée de 22°C ±5 °C à 23°C ±5 °C).
5.0
  • Modification de la structure de tolérance, nouvelle tolérance d'étalonnage, caractéristiques de stabilité et influence des conditions ambiantes.
  • Examen final effectué en combinant le contenu des tolérances actuelles et des exigences en matière d'étalonnage sur le terrain, corrections d'ordre rédactionnel et correction d'équations.
  • Ajout d'une option pour inclure d'autres sources d'incertitude dans le calcul de l'incertitude (nécessaire pour les thermomètres primaires et secondaires de MC).
  • Modification de la plage de température recommandée pour les produits chauffés, soit jusqu'à 120 °C au lieu de 125 °C.
6.0 Correction des symboles utilisés pour la température et mise à jour de la mise en forme.
7.0 Suppression de l'exigence d'inclure les sources d'incertitude sur le certificat à la section 3.3.8.
8.0
  • Suppression de la section 3.9 (Demande de désignation à titre d'étalon local par des laboratoires agréés) et l'annexe (Demande de désignation à titre d'étalon local).
  • Clarifier l'exigence d'essai du point de glace à la section 4.
  • Surveillance de thermomètre de référence est maintenant d'après TE-MP-001.
  • Clarifier le titre, l'objectif et le domaine d'application.
9.0
  • Mise à jour du document pour refléter les changements de mise en forme du guide Omni Assistant.
  • Suppression de la déclaration « copie contrôlée » dans l'en-tête du document.
  • Suppression des sections 3.3.1 à 3.3.4 ainsi que des sections 3.3.6 à 3.3.8 (ticket Omni Assistant numéro 70); l'information a été saisie dans VOL-TP-022.
  • Ajout des références à VOL-TP-022 et GN-LP-010 dans la section 1.3.
  • Clarification de la recommandation d'étui de thermomètre dans la section 2.3.5.
  • Clarification de la différence entre l'erreur de biais du thermomètre pour les thermomètres réglables et non réglables dans la section 3.3.5.
  • Ajout d'une clarification à la section 4 concernant les thermomètres à sondes multiples et à canaux multiples.
  • Clarification de la section 3.1 pour faire référence aux étalons de référence de travail et ce qui les différencie des étalons de référence nationaux.
  • Simplification de la section 3.8 pour faire référence au GN-LP-010 et inclure uniquement les éléments spécifiques à l'étalonnage en thermométrie.
  • Ajout d'une recommandation de communiquer avec le LSAE pour obtenir des détails lorsqu'on envisage d'acheter un nouveau modèle de thermomètre.

Table des matières


1.0 Introduction

1.1 Objectif

Le présent document décrit la pratique recommandée pour la sélection et l'évaluation des thermomètres numériques à lecture directe afin de déterminer s'ils peuvent être certifiés par Mesures Canada comme étalons locaux en vertu du paragraphe 13(1) de la Loi sur les poids et mesures.

1.2 Domaine d'application

Le présent document s'applique aux thermomètres numériques à lecture directe devant être désignés comme étalons locaux en vertu du paragraphe 13(1) de la Loi sur les poids et mesures.

1.3 Documents de références

1.4 Abréviations et symboles

LSAE : Laboratoire des services d'approbation et d'étalonnage

2.0 Normes et exigences

Il est recommandé à l'inspecteur de communiquer avec le LSAE lorsqu'il considère l'achat d'un nouveau modèle de thermomètre pour les applications de poids et mesures.

2.1 Exigences relatives à l'exactitude et à l'incertitude de la mesure

Les critères de certification des thermomètres comme étalons locaux sont établis à la partie XIX de l'annexe IV du Règlement sur les poids et mesures comme une marge de tolérance d'exactitude de ±0,25 °C pour les températures jusqu'à 50 °C et de ±0,6 °C pour les températures supérieures à 50 °C.

Pour s'assurer du respect des marges de tolérance susmentionnées, les composantes de l'incertitude suivantes s'appliquent :

  1. Incertitude maximale de l'étalonnage

    L'incertitude élargie (où k = 2) maximale permise pour l'étalonnage aux fins de certification d'un thermomètre est de 0,15 °C. L'incertitude de l'étalonnage est déterminée au moment de l'étalonnage par le laboratoire effectuant l'étalonnage du thermomètre. Le calcul de l'incertitude de mesure d'un étalonnage est décrit à la section 3.3.

  2. Normes de rendement pour certains modèles de thermomètres

    Les normes de rendement pour certains modèles de thermomètres sont décrites à la section 2.3. La section énumère aussi les sources d'incertitude de mesure qui ne sont pas incluses dans le calcul de l'incertitude de l'étalonnage, notamment la stabilité du thermomètre et sa susceptibilité aux conditions ambiantes. Seuls les modèles de thermomètres respectant ces critères sont admissibles à la certification.

2.2 Conditions de service et résolution du thermomètre

Le classement des conditions de service du thermomètre doit être évalué selon le tableau 1.

Tableau 1 : Classement des conditions de service des thermomètres numériques
Classement Application
Conditions en laboratoire 23 °C ± 5 °C (intérieur)
Conditions sur le terrain −20 °C à 40 °C (extérieur)

Pour toute application prescrite, les thermomètres doivent avoir une résolution et une étendue d'étalonnage minimales (voir le tableau 2).

Tableau 2 : Étendues d'étalonnage et résolutions recommandées pour les thermomètres
Application Étendue d'étalonnage et résolution minimales
Inspection générale sur le terrain aux fins d'approbationNote de bas de page 1 −30 °C à 50 °C × 0,01 °C
Inspection aux fins d'approbation des produits liquides chauffésNote de bas de page 1 −30 °C à 120 °C × 0,01 °C
Étalonnage des thermomètres utilisés dans un étalon à gaz pour la correction de la température 0 °C à 35 °C × 0,01 °C
Correction de la température dans les appareils de mesure du gaz 0 °C à 35 °C × 0,01 °C
Température de l'air du gazomètre de contrôle 0 °C à 35 °C × 0,01 °C

2.3 Normes de rendement et exigences relatives à la conception

2.3.1 Stabilité du thermomètre

Les thermomètres doivent être conçus pour demeurer stables à l'intérieur de ±0,1 °C au cours de la période de vérification.

2.3.2 Variations attribuables aux conditions ambiantes

Pour l'étendue de température applicable, les variations de l'indication du thermomètre attribuables aux conditions ambiantes doivent se situer à l'intérieur de ±0,1 °C. Cette caractéristique de rendement peut être obtenue avec :

  • des mesures et des essais réalisés par MC;
  • les données fournies par le fabricant et son énoncé de conformité;
  • des mesures et des essais réalisés par une seconde partie.

2.3.3 Conception de la sonde

La sonde du thermomètre doit être conçue de façon à pouvoir fonctionner sans fuite ni déformation pour la plage prévue des pressions, des températures et des conditions ambiantes de service, y compris la profondeur d'immersion de la sonde dans le liquide au besoin.

Lorsque les thermomètres seront utilisés pour déterminer la stabilité de la température comme dans l'essai de la compensation automatique de la température (CAT), la constante de temps du thermomètre dans le liquide d'écoulement doit être inférieure à 15 secondes. Le diamètre recommandé de la sonde est de 3 mm (ou 1/8 po) et la longueur recommandée des fils est d'environ 6 pi.

2.3.4 Résistance aux chocs thermiques

Les sondes de thermomètre destinées à une utilisation sur le terrain doivent pouvoir résister à des chocs thermiques de 50 °C sans perte de l'exactitude.

2.3.5 Recommandations pour le conditionnement des thermomètres utilisés sur le terrain

Il est recommandé que les thermomètres destinés à être utilisés sur le terrain doivent être munis d'un étui résistant à l'eau, à l'épreuve de la poussière et à stabilité dimensionnelle sur la plage des conditions ambiantes prévues pendant toute la durée de vie utile de l'appareil.

2.3.6 Construction

La construction du thermomètre doit être solide sur le plan mécanique et électrique. Les matériaux, la finition, etc., doivent permettre d'assurer une longue vie et une exactitude continue.

2.3.7 Puissance de la pile

Lorsque le thermomètre est alimenté par pile, il doit être doté d'une indication de faible puissance.

2.3.8 Marquage

Les renseignements suivants doivent être inscrits de façon indélébile sur l'instrument ou pouvoir être affichés par ce dernier :

  • le nom du fabricant;
  • le numéro du modèle;
  • le numéro de série.

Dans le cas des thermomètres à sondes multiples, chaque sonde doit être marquée d'un identificateur unique.

2.3.9 Exigences relatives au scellage

Le thermomètre doit être conçu de manière à empêcher un réglage accidentel.

3.0 Étalonnage

L'étalonnage d'un thermomètre comprend les activités suivantes :

  • l'inspection visuelle du thermomètre;
  • le réglage, si applicable, et l'étalonnage de l'instrument;
  • l'obtention des résultats de l'étalonnage avant réglage (c.-à-d. l'état initial ou « tel que trouvé » du thermomètre) et après réglage (c.-à-d. l'état final ou « tel que laissé » du thermomètre);
  • le calcul de l'incertitude de mesure de l'étalonnage;
  • la production d'un certificat d'étalonnage.

3.1 Exigences générales visant le thermomètre de référence de travail et le matériel d'étalonnage

3.1.1 Thermomètre de référence de travail

3.1.1.1 Traçabilité

Lorsque le thermomètre de référence de travail est utilisé pour l'étalonnage et la certification de thermomètres à titre d'étalon local, il doit être traçable à un étalon de référence figurant dans la Loi et le Règlement sur les poids et mesures.

Lorsque le thermomètre de référence de travail est utilisé pour l'étalonnage et la certification de thermomètres à titre d'appareil de mesure en vertu de la Loi et du Règlement sur l'inspection de l'électricité et du gaz, il doit être traçable à un étalon de référence national conservé par le Conseil national de recherches du Canada.

3.1.1.2 Étendue de mesure

Le thermomètre de référence de travail ne doit pas être utilisé à l'extérieur de l'étendue de mesure pour laquelle il est certifié.

3.1.1.3 Contrôle

Il faut contrôler la stabilité du thermomètre de référence de travail à l'aide d'un bain de glace, d'une cellule d'eau à trois points ou de toute autre méthode appropriée de l'exactitude et de stabilité similaires. Le contrôle doit être effectué comme il est prescrit à la procédure d'entretien TE-MP-001.

3.1.2 Bain d'étalonnage

Un bain d'étalonnage dont la plage de température de fonctionnement est adéquate et qui présente une stabilité et une uniformité de U ( k = 2 ) 0,02 sur toute l'étendue d'étalonnage visée doit être utilisé pour étalonner les thermomètres de référence de travail.

3.2 Conditions et méthode d'étalonnage

La procédure d'étalonnage documentée dans TE-CP-001 ou TE-CP-005 assure ce qui suit :

  • Le modèle de thermomètre respecte la norme définie à la section 2.
  • Le thermomètre est inspecté et les résultats obtenus, de même que l'état du sceau, sont consignés.
  • Avant de faire une lecture de l'instrument, on laisse la température du bain d'étalonnage atteindre le point de consigne et se stabiliser.
  • Avant de commencer la procédure d'étalonnage, le thermomètre soumis à l'étalonnage et l'étalon de température de référence sont conditionnés aux conditions ambiantes au moins 12 heures. La température ambiante dans le laboratoire d'étalonnage est maintenue à 23 °C ±5 °C.
  • Les sondes du thermomètre sont suffisamment immergées dans le bain de température pour éliminer les erreurs d'immersion. Dans le cas contraire, il faut tenir compte de l'erreur dans le calcul de l'incertitude.
  • Les résultats de l'étalonnage avant le réglage du thermomètre (c.-à-d. dans l'état « tel que trouvé »), au moins à deux points de température, sont obtenus. On recommande d'inclure le point de glace comme point d'essai.
  • Le thermomètre est réglé conformément aux instructions du fabricant ou à une autre méthode appropriée qui permettra de réduire au minimum l'erreur de mesure.
  • Dans le cas des thermomètres qui n'affichent pas la résistance mesurée et qui sont réglés en fonction des erreurs de mesure, une fonction d'estimation de la correction appropriée est sélectionnée pour le thermomètre. La fonction d'estimation de la correction est l'équation utilisée pour modéliser les corrections prévues du thermomètre sur l'étendue d'étalonnage. Une fonction d'estimation de la correction linéaire est souvent appropriée lorsque l'erreur du thermomètre est linéaire et se caractérise par une pente et un décalage. Des équations de deuxième ou de troisième ordre peuvent être utilisées pour la fonction d'estimation de la correction lorsqu'on prévoit que l'erreur du thermomètre ne sera pas linéaire.
  • Chaque transducteur associé au thermomètre est étalonné à au moins six (6) points d'essai équidistants répartis sur son étendue de mesure ou, à tout le moins, sur les étendues indiquées au tableau 2. Lorsqu'une fonction d'estimation de la correction non linéaire ou une équation d'étalonnage est utilisée pour modéliser la réaction du thermomètre, au moins trois (3) points d'essai par variable sont utilisés.
  • Pour chaque sonde, les coefficients de la fonction d'estimation de la correction ou équation d'étalonnage sont déterminés au moyen d'un ajustement par moindres carrés.
  • Dans le cas de thermomètres qui doivent être certifiés pour être utilisés avec la correction, la fonction d'estimation de la correction est utilisée pour produire une table de correction pour la sonde.
  • Si le thermomètre est réglé, une vérification des points de glace est également effectuée.

3.3 Calcul de l'incertitude de mesure de l'étalonnage

3.3.1 Bilan d'incertitude de mesure du thermomètre

Le calcul de l'incertitude de mesure doit être fondé sur les recommandations du Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM). Les valeurs d'incertitude sont exprimées en utilisant un facteur d'élargissement k = 2 fondé sur une probabilité d'élargissement d'environ 95 %.

3.3.2 Erreur de justesse du thermomètre (Erreur justesse)

Cette section s'applique aux thermomètres ayant une résolution inférieure ou égale à 0,01 °C qui doivent être utilisés sans table de correction. L'erreur de justesse maximale est considérée comme l'erreur maximale mesurée sur l'étendue de mesure. L'erreur de justesse maximale doit être inférieure à ±0,05 °C pour les thermomètres réglables et inférieure à ±0,75 °C pour les thermomètres non réglables.

3.4 Critères d'acceptation ou de rejet

Le thermomètre ne doit pas être certifié si l'incertitude d'étalonnage élargie (où k = 2) est supérieure à 0,15 °C.

Pour les thermomètres non réglables où l'erreur ne peut pas être réglée le plus près de zéro que possible, le thermomètre ne doit pas être certifié si l'erreur de lecture du thermomètre dépasse ±0,75 °C à un ou plusieurs points d'étalonnage.

3.5 Fréquence d'étalonnage

Sauf indication contraire, il faut étalonner les thermomètres au moins tous les deux ans comme il est prescrit à la partie III du Règlement sur les poids et mesures.

3.6 Scellage

Les thermomètres qui disposent d'un accès physique à l'un des moyens de réglage qui peut avoir un effet sur l'étalonnage du thermomètre doivent être protégés contre l'accès accidentel aux réglages par un sceau physique afin de dévoiler toutes altérations.

Les valeurs des paramètres programmables qui peuvent avoir une incidence sur l'exactitude des mesures des thermomètres doivent être incluses dans les notes du certificat d'étalonnage.

3.7 Indicateur de l'état d'étalonnage

Le thermomètre doit être étiqueté de manière à indiquer l'état d'étalonnage par l'application d'une marque de vérification ou d'une étiquette indiquant :

  • la date d'expiration de l'étalonnage;
  • le numéro d'identification unique du laboratoire qui a effectué l'étalonnage.

3.8 Certificat d'étalonnage

En plus des exigences du GN-LP-010, le certificat d'étalonnage de l'instrument doit présenter les renseignements suivants :

  • le nom du fabricant de l'instrument;
  • une description et une identification claire de l'instrument;
  • plage de température d'étalonnage;
  • les facteurs de correction (le cas échéant);
  • toute limite spéciale relative à l'utilisation de l'instrument;
  • le numéro du certificat;
  • la valeur des paramètres d'étalonnage programmables qui peuvent influencer l'exactitude de la mesure des thermomètres;
  • lorsque le thermomètre est reçu avec un sceau brisé, une note doit figurer à cet effet.

4.0 Application et utilisation d'un thermomètre certifié comme étalon local

Le thermomètre ne doit pas être utilisé à l'extérieur de sa plage de température étalonnée.

Le thermomètre ne doit pas être utilisé à l'extérieur de la température ambiante nominale pour laquelle il est certifié.

Il incombe au propriétaire de s'assurer que les caractéristiques nominales du thermomètre permettent de l'utiliser dans un endroit dangereux, le cas échéant.

Sauf indication contraire dans le présent document, le thermomètre doit être utilisé conformément aux recommandations du fabricant.

Il faut contrôler la stabilité à long terme du thermomètre en effectuant un essai au point de glace comme prescrit au bulletin V-24. L'essai au point de glace consiste à comparer l'indication du thermomètre au point de glace avec la valeur du point de glace après réglage qui est consignée sur le certificat d'étalonnage. Si la valeur absolue de l'écart est supérieure à 0,1 °C, le thermomètre ne peut être utilisé comme étalon local et doit être réparé et certifié de nouveau avant qu'il soit réutilisé, à moins que toutes les conditions ci-dessous soient remplies :

  • il s'agit d'un thermomètre à canaux multiples et à sondes multiples;
  • une ou plusieurs sondes respectent les marges de tolérance;
  • les sondes qui ne respectent pas les marges de tolérance sont retirées du service.

Les erreurs de mesure de la température attribuables à un emplacement inapproprié de la sonde et à des effets dynamiques seront prises en compte au moment de revoir l'adéquation du thermomètre pour une application de mesure.