{"id":860,"date":"2018-01-03T16:38:16","date_gmt":"2018-01-03T15:38:16","guid":{"rendered":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/?p=860"},"modified":"2026-01-14T16:58:15","modified_gmt":"2026-01-14T15:58:15","slug":"7-1-grundlagen-der-messtechnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/7-1-grundlagen-der-messtechnik\/","title":{"rendered":"7.1 Bases de la technique de mesure"},"content":{"rendered":"

Le management de l\u2019\u00e9nergie d\u00e9pend fortement des r\u00e9sultats des mesures, si l\u2019on souhaite contr\u00f4ler et influencer activement les flux d\u2019\u00e9nergie (voir le chap. \u00abBases des concepts de mesure\u00bb<\/a>). Ce chapitre doit ainsi donner un aper\u00e7u des bases de la technique de mesure, des grandeurs de mesure et des appareils de mesure possibles, ainsi que de leur int\u00e9gration dans un syst\u00e8me de mesure et de contr\u00f4le. On d\u00e9crira bri\u00e8vement les principes de mesure pour diff\u00e9rentes grandeurs pertinentes en management de l\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n

Les mesures destin\u00e9es \u00e0 permettre une exploitation optimis\u00e9e et s\u00fbre des installations techniques du b\u00e2timent ainsi que leur surveillance efficace sont \u00e9galement importantes. On utilise aujourd\u2019hui pour cela, la plupart du temps, des syst\u00e8mes d\u2019automatisation du b\u00e2timent. Le niveau d\u2019automatisation dans les b\u00e2timents n\u2019a cess\u00e9 de cro\u00eetre au cours des derni\u00e8res ann\u00e9es. Les b\u00e2timents modernes poss\u00e8dent une multitude de syst\u00e8mes d\u2019automatisation pour le chauffage, la ventilation, la climatisation et l\u2019\u00e9clairage. Pour garantir le fonctionnement \u00e9co\u00adnome et impeccable de ces syst\u00e8mes, ceux-ci sont \u00e9quip\u00e9s d\u2019une technique de r\u00e9gulation et de commande moderne et sont souvent interconnect\u00e9es via, par exemple des syst\u00e8mes de bus de terrain [1]<\/span><\/span>.<\/p>\n

7.1 Bases de la technique de mesure<\/h1>\n

7.1.1 D\u00e9finition des exigences<\/h2>\n

Que faut-il pr\u00e9cis\u00e9ment mesurer?<\/h3>\n

Dans le domaine des appareils de mesure, on distingue les appareils dot\u00e9s d\u2019\u00e9l\u00e9ments d\u2019affichage simples et les appareils dot\u00e9s de sondes. Les \u00e9l\u00e9ments d\u2019affichage indiquent directement la grandeur \u00e0 mesurer sans la convertir en un signal \u00e9lectrique. Ils comprennent par exemple les thermom\u00e8tres de verre au mercure ou les manom\u00e8tres \u00e0 tube en U. Les sondes convertissent la grandeur de mesure en un signal \u00e9lectrique qui peut \u00eatre transmis puis exploit\u00e9. Cette conversion permet une mesure \u00e0 distance, c\u2019est-\u00e0-dire une transmission des valeurs de mesure sur de grandes distances. Les mesures peuvent \u00eatre automatis\u00e9es et r\u00e9alis\u00e9es \u00e0 une fr\u00e9quence relativement \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n

Un appareil de mesure peut se composer d\u2019une combinaison d\u2019\u00e9l\u00e9ments d\u2019affichage et de sondes. Ainsi, de nombreux appareils de con\u00adtr\u00f4le de la pression diff\u00e9rentielle poss\u00e8dent par exemple, outre des sondes permettant un contr\u00f4le \u00e0 distance, \u00e9galement un \u00e9l\u00e9ment d\u2019affichage. Ou alors, des appareils de mesure dot\u00e9s de sondes poss\u00e8dent un affichage \u00e9lectronique de la valeur de mesure sur place.<\/p>\n

Certains cas n\u00e9cessitent l\u2019utilisation de syst\u00e8mes de mesure qui g\u00e9n\u00e8rent un signal continu mais ne se manifestent que si l\u2019on passe en dessous ou au-dessus de valeurs limites donn\u00e9es. Des surveillants de temp\u00e9rature peuvent par exemple couper un circuit lorsque l\u2019on d\u00e9passe une certaine temp\u00e9rature. Pour les syst\u00e8mes sous pression, il existe des syst\u00e8mes de mesure qui g\u00e9n\u00e8rent un signal \u00e0 partir d\u2019une pression donn\u00e9e.<\/p>\n

Avant chaque mesure, il convient de d\u00e9terminer les grandeurs de mesure et de d\u00e9finir les intervalles ou la fr\u00e9quence des mesures. Il est \u00e9galement important de veiller \u00e0 l\u2019emplacement pr\u00e9cis de la mesure. La mesure de la temp\u00e9rature ambiante, par exemple, peut s\u2019effectuer en diff\u00e9rents points de la pi\u00e8ce, et un mauvais choix du point de mesure peut engendrer des \u00e9carts syst\u00e9matiques dans les mesures et r\u00e9duire ainsi l\u2019utilit\u00e9 des donn\u00e9es de mesure pour l\u2019utilisation pr\u00e9vue.<\/p>\n

La pr\u00e9cision doit \u00eatre choisie de mani\u00e8re ap\u00adpro\u00adpri\u00e9e: une haute pr\u00e9cision de mesure engendre en g\u00e9n\u00e9ral des co\u00fbts \u00e9lev\u00e9s (dans la mesure elle-m\u00eame comme dans l\u2019exploitation), c\u2019est pourquoi dans la plupart des cas les mesures pr\u00e9sentent uniquement la pr\u00e9cision n\u00e9cessaire.<\/p>\n

Exigences en mati\u00e8re d\u2019appareil de mesure<\/h3>\n

Selon l\u2019environnement, un appareil de mesure subit diverses influences, telles que l\u2019humidit\u00e9, la temp\u00e9rature, la poussi\u00e8re et des contraintes m\u00e9caniques. Pour que l\u2019appareil de mesure remplisse sa fonction comme pr\u00e9vu, il doit \u00eatre correctement prot\u00e9g\u00e9 par un bo\u00eetier. Le type de protection par le bo\u00eetier est d\u00e9fini selon EN\u200660529 et indiqu\u00e9 par la classification IP \u00e0 deux chiffres (voir les Tabl.\u20064 et Tabl.\u20065). Le premier chiffre d\u00e9signe la protection contre les corps \u00e9trangers solides (p.\u2006ex.\u2006la poussi\u00e8re), le second la protection contre l\u2019eau. Le type de protection contre les contraintes m\u00e9caniques (r\u00e9sistance aux chocs) est indiqu\u00e9 par le code IK et, est d\u00e9fini selon EN\u200662262. L\u2019\u00e9nergie d\u2019impact est mesur\u00e9e \u00e0 l\u2019aide d\u2019un marteau (Tabl.\u20066). Selon le lieu d\u2019utilisation et le risque d\u2019\u00eatre en contact avec de l\u2019eau, de la poussi\u00e8re et des contraintes m\u00e9caniques, un appareil de mesure doit donc \u00eatre choisi avec la classe de protection ad\u00e9quate.<\/p>\n

\"\"
\nTableau 4: Codage de protection IP, 1\u00e8re valeur indicative<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/div>\n

Tableau 5: Codage de protection IP, 2e valeur indicatrice<<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/div>\n

Tableau 6: Codage de protection IK<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

Les appareils de mesure utilis\u00e9s dans des zones \u00e0 risque d\u2019explosion, par exemple dans des r\u00e9servoirs d\u2019essence, ne doivent en aucun cas produire de sources d\u2019ignition. Cela est garanti par une structure correspondante et est d\u00e9fini dans des normes europ\u00e9ennes. Au niveau des appareils \u00e9lectriques, les mesures de protection contre l\u2019explosion sont r\u00e9sum\u00e9es dans ce que l\u2019on appelle des modes de protection contre l\u2019explosion. Dans les zones sujettes \u00e0 l\u2019explosion de gaz, la tension et l\u2019intensit\u00e9 sont par exemple limi\u00adt\u00e9es dans les appareils afin de n\u2019atteindre en aucun cas les valeurs limites d\u2019ignition (mode de protection de la s\u00e9curit\u00e9 interne \u00abEx i\u00bb), ou on fait en sorte d\u2019emp\u00eacher qu\u2019une explosion \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de l\u2019appareil puisse se propager \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur (mode de protection du bo\u00eetier r\u00e9sistant \u00e0 la pression \u00abEx d\u00bb) [2]<\/span><\/span>. Les diff\u00e9rents types de protection contre l\u2019explosion sont d\u00e9finis dans la s\u00e9rie de normes EN\u200660079 et suivantes.<\/p>\n

Si l\u2019appareil de mesure est int\u00e9gr\u00e9 dans un syst\u00e8me de mesure sup\u00e9rieur, il doit en outre \u00eatre compatible avec ce syst\u00e8me. En d\u2019autres termes, il doit \u00eatre int\u00e9gr\u00e9 dans le r\u00e9seau de donn\u00e9es existant et pouvoir communiquer via les bons protocoles. Il faut donc disposer d\u2019une connexion BUS appropri\u00e9e.<\/p>\n

7.1.2 Ecarts de mesure, incertitude de mesure<\/h2>\n

Une grandeur de mesure ne peut jamais \u00eatre pr\u00e9cis\u00e9ment d\u00e9termin\u00e9e. Cette situation est prise en compte avec le concept d\u2019\u00e9cart de mesure. L\u2019\u00e9cart de mesure d\u00e9signe la diff\u00e9rence entre une valeur mesur\u00e9e et la valeur r\u00e9elle.<\/p>\n

La notion d\u2019incertitude de mesure d\u00e9signe une estimation de l\u2019intervalle dans lequel se situe la valeur r\u00e9elle [3]<\/span><\/span>.<\/p>\n

7.1.3 Types d\u2019\u00e9carts et causes<\/h2>\n

Les \u00e9carts de mesure peuvent avoir diff\u00e9rentes causes et peuvent survenir lors de la mesure, de la transmission des donn\u00e9es et de l\u2019exploitation.<\/p>\n

Lors de la mesure elle-m\u00eame, les \u00e9carts suivants peuvent notamment \u00eatre observ\u00e9s:<\/p>\n

    \n
  • R\u00e9troaction du processus de mesure sur la grandeur de mesure: le processus de mesure a une influence sur la grandeur de mesure. Par exemple, la tension \u00e0 mesurer est modi\u00adfi\u00e9e par la r\u00e9sistance interne d\u2019un voltm\u00e8tre.<\/li>\n
  • Ecarts de mesure syst\u00e9matiques: il s\u2019agit d\u2019\u00e9carts de mesure qui sont toujours de la m\u00eame valeur et vont toujours dans le m\u00eame sens. Ils indiquent un \u00e9talonnage insuffisant de l\u2019appareil de mesure.<\/li>\n
  • Ecarts de mesure al\u00e9atoires: un maillon de la cha\u00eene de mesure est influenc\u00e9 par des perturbations fortuites.<\/li>\n
  • Incertitude de sondage: si une grandeur de mesure continue est mesur\u00e9e \u00e0 intervalles r\u00e9guliers, l\u2019information est manquante entre les points de mesure.<\/li>\n<\/ul>\n

    Lors de l\u2019exploitation d\u2019un signal, des \u00e9carts peuvent aussi \u00eatre constat\u00e9s. Dans le cas des sondes, il existe entre le signal \u00e9lectrique et la grandeur \u00e0 mesurer une relation fonctionnelle. Celle-ci doit reposer sur un certain type fonctionnel, qui peut \u00eatre d\u00e9termin\u00e9 \u00e0 partir de la connaissance du contexte physique. La validit\u00e9 d\u2019une telle relation peut toutefois \u00eatre limit\u00e9e \u00e0 une plage de valeurs donn\u00e9e, ce qui peut engendrer des probl\u00e8mes. Dans le cas d\u2019\u00e9l\u00e9ments thermiques par exemple, la relation entre tension et temp\u00e9rature peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme lin\u00e9aire dans une plage de temp\u00e9ratures donn\u00e9e, et n\u2019\u00eatre plus lin\u00e9aire en dehors de cette plage. Si une mesure est r\u00e9alis\u00e9e en dehors de la plage de temp\u00e9rature autoris\u00e9e, cela peut engendrer des \u00e9carts consid\u00e9rables [4]<\/span><\/span>.<\/p>\n

    Des erreurs grossi\u00e8res, telles que le choix\u00a0de param\u00e8tres erron\u00e9s, sont relativement couran\u00adtes. Dans le cas d\u2019un compteur de chaleur par exemple, l\u2019exploitation requiert la capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique de l\u2019eau\/l\u2019air achemin\u00e9. Si ce param\u00e8tre est saisi de fa\u00e7on incorrecte dans l\u2019appareil de mesure (p.\u2006ex.\u2006en raison d\u2019une incertitude sur le type de fluide), la chaleur est ensuite calcul\u00e9e de fa\u00e7on incorrecte, ce qui induit de grands \u00e9carts.<\/p>\n

    7.1.4 Calibrage, r\u00e9glage et \u00e9talonnage<\/h2>\n

    Les notions de r\u00e9glage, de calibrage et d\u2019\u00e9talonnage sont tr\u00e8s proches les unes des autres et sont souvent confondues.<\/p>\n

    Le r\u00e9glage consiste \u00e0 r\u00e9gler un appareil de mesure dans le but de corriger des \u00e9carts de mesure syst\u00e9matiques. Avec certains appareils de mesure, un r\u00e9glage par apr\u00e8s peut \u00eatre r\u00e9guli\u00e8rement n\u00e9cessaire. Il peut s\u2019effectuer \u00e0 l\u2019aide d\u2019un meilleur appareil de mesure, permettant de r\u00e9aliser une mesure comparative, ou en mesurant une grandeur connue (p.\u2006ex.\u2006eau gel\u00e9e \u00e0 une temp\u00e9rature de 0\u2009\u00b0C ou air satur\u00e9 \u00e0 100\u2009% d\u2019humidit\u00e9 relative). Le r\u00e9glage peut souvent \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par l\u2019op\u00e9rateur lui-m\u00eame.<\/p>\n

    Dans le cas du calibrage, on d\u00e9termine le rapport entre l\u2019affichage de l\u2019appareil de mesure et la valeur r\u00e9elle, sur toute la plage de mesure. Cela s\u2019effectue la plupart du temps par comparaison avec une seconde mesure en laquelle on a davantage confiance (p.\u2006ex.\u2006avec un appareil de mesure \u00e9talonn\u00e9) ou en laboratoire. Un calibrage peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par l\u2019op\u00e9rateur s\u2019il dispose de comp\u00e9tences techniques suffisantes ou par exemple par le fabricant de l\u2019appareil de mesure dans le cadre d\u2019un entretien.<\/p>\n

    L\u2019\u00e9talonnage est le calibrage par des institutions officielles (offices cantonaux d\u2019\u00e9talonnage) ou par des laboratoires d\u2019\u00e9talonnage agr\u00e9\u00e9s. Dans le cas de certains dispositifs de mesure, tels que par exemple les compteurs d\u2019\u00e9nergie pour le d\u00e9compte de la consommation d\u2019\u00e9nergie, un \u00e9talonnage peut \u00eatre prescrit [5]<\/span><\/span>. Il est confirm\u00e9 par une attestation ou un autocollant (voir l\u2019illustr.\u200612). Les appareils de mesure avec obligation d\u2019\u00e9talonnage n\u00e9cessitent g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9galement une autorisation officielle avec une d\u00e9claration de conformit\u00e9 et un examen de type. En Suisse, c\u2019est l\u2019Institut f\u00e9d\u00e9ral de m\u00e9trologie (LIFM) qui surveille ces laboratoires. Il poss\u00e8de \u00e9galement son propre service d\u2019\u00e9talonnage.<\/p>\n

    \"Eichmarke<\/div>\n

    Illustr. 12: Marque de v\u00e9rifica\u00adtion du Service de\u00a0v\u00e9rification suisse<\/span>
    \nInstitut f\u00e9d\u00e9ral de \u00adm\u00e9trologie METAS<\/span><\/p>\n

    En Suisse, c\u2019est l\u2019Institut f\u00e9d\u00e9ral de m\u00e9trologie (LIFM) qui surveille ces laboratoires. Il poss\u00e8de \u00e9galement son propre service d\u2019\u00e9talonnage.<\/p>\n

    7.1.5 Syst\u00e8mes de mesure et de contr\u00f4le en r\u00e9seau<\/h2>\n

    Les mesures peuvent soit \u00eatre combin\u00e9es avec le syst\u00e8me d\u2019automatisation du b\u00e2timent, soit \u00eatre con\u00e7ues sous forme de syst\u00e8me de mesure s\u00e9par\u00e9. Dans le premier cas, on peut profiter de l\u2019infrastructure existante, tandis que dans le second cas, une infrastructure de mesure s\u00e9par\u00e9e doit \u00eatre construite. La pratique montre en r\u00e9alit\u00e9 que le syst\u00e8me d\u2019automatisation du b\u00e2timent s\u2019attache \u00e0 suivre d\u2019autres objectifs, au d\u00e9triment de la r\u00e9alisation des mesures requises. C\u2019est pourquoi un syst\u00e8me de mesure con\u00e7u s\u00e9par\u00e9ment, tel que pr\u00e9sent\u00e9 dans l\u2019illustration\u200913, est souvent plus pertinent.<\/p>\n

    Les appareils d\u2019un syst\u00e8me automatis\u00e9 doivent \u00eatre capables de communiquer les uns avec les autres. La communication s\u2019effectue en g\u00e9n\u00e9ral via un syst\u00e8me de bus.<\/p>\n

    Sur le terrain, on trouve ce que l\u2019on appelle des appareils de terrain tels que les sondes et action\u00adneurs, qui prennent en charge entre autres des fonctions de mesure, d\u2019activation et de r\u00e9glage. Les appareils de terrain peuvent poss\u00e9der des microcontr\u00f4leurs et sont alors souvent appel\u00e9s composants \u00ab\u2009intelligents\u2009\u00bb. Ils envoient et re\u00e7oivent des informations via le bus et communiquent entre eux ou via des appareils de commande et de r\u00e9gulation.<\/p>\n

    Les diff\u00e9rents composants sont en g\u00e9n\u00e9ral d\u00e9j\u00e0 pr\u00e9programm\u00e9s pour une t\u00e2che sp\u00e9cifique [6]<\/span><\/span>, [7]<\/span><\/span>. Cela s\u2019applique aussi bien aux composants d\u2019un syst\u00e8me d\u2019automatisation du b\u00e2timent qu\u2019aux appareils de mesure. Ceux-ci int\u00e8grent en effet de plus en plus un microprocesseur qui leur permet de programmer leur t\u00e2che en cons\u00e9quence.<\/p>\n

    Le syst\u00e8me de mesure comprend une m\u00e9moire de donn\u00e9es de mesure et un logiciel permettant d\u2019exploiter facilement et rapidement les donn\u00e9es collect\u00e9es. L\u00e0 aussi, des fonctions suppl\u00e9mentaires du syst\u00e8me d\u2019automatisation du b\u00e2timent peuvent \u00eatre utilis\u00e9es, tout comme des logiciels sp\u00e9cialis\u00e9s de management de l\u2019\u00e9nergie. Aujourd\u2019hui, on trouve sur le march\u00e9 des produits qui permettent une exploitation et une repr\u00e9sentation professionnelles et rationnelles des valeurs de mesure et aident ainsi efficacement au management de l\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n

    \"\"<\/div>\n

    Illustr. 13: Exemple d\u2019un \u00adsyst\u00e8me de mesure<\/span><\/p>\n

    L\u2019illustration\u200913 montre une structure possible d\u2019un syst\u00e8me de mesure. Les appareils de mesure sont reli\u00e9s entre eux et \u00e0 une bo\u00eete de donn\u00e9es de mesure via une bus de mesure. La connexion des appareils peut s\u2019effectuer de mani\u00e8re circulaire, en \u00e9toile ou de fa\u00e7on ramifi\u00e9e. La bo\u00eete de donn\u00e9es de mesure prend ici \u00e9galement en charge la fonction d\u2019un coupleur de bus. Il relie la bus de mesure simple au r\u00e9seau de donn\u00e9es sup\u00e9rieur (p.\u2006ex.\u2006Ethernet). Le r\u00e9seau de donn\u00e9es est \u00e0 son tour reli\u00e9 \u00e0 un serveur qui enregistre les donn\u00e9es de mesure et administre les acc\u00e8s. La connexion du r\u00e9seau de donn\u00e9es au serveur pour les donn\u00e9es de mesure peut \u00e9galement s\u2019effectuer via Internet.<\/p>\n

    L\u2019acc\u00e8s aux donn\u00e9es de mesure du serveur peut s\u2019effectuer localement via un appareil de commande ou par Internet. Un autre serveur, par exemple un serveur pour l\u2019automatisation du b\u00e2timent, peut acc\u00e9der directement, via Internet, au serveur contenant les donn\u00e9es de mesure.<\/p>\n

    Un tel syst\u00e8me permet de collecter des donn\u00e9es de mesure, de les stocker de mani\u00e8re centrale et de les exploiter. Une planification soigneuse du syst\u00e8me de mesure garantit \u00e9galement la compatibilit\u00e9 des diff\u00e9rents appareils.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Le management de l\u2019\u00e9nergie d\u00e9pend fortement des r\u00e9sultats des mesures, si l\u2019on souhaite contr\u00f4ler et influencer activement les flux d\u2019\u00e9nergie (voir le chap. \u00abBases des concepts de mesure\u00bb). Ce chapitre doit ainsi donner un aper\u00e7u des bases de la technique de mesure, des grandeurs de mesure et des appareils de mesure possibles, ainsi que de […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-860","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-non-classifiee"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/860","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=860"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/860\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1774,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/860\/revisions\/1774"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=860"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=860"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/enbau-online.ch\/energiemanagement\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=860"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}