Étalonnage temps/fréquence

L'étalonnage temps et fréquence compare les instruments mesurant la fréquence ou le temps à un oscillateur de référence à traçabilité documentée. La chaîne de traçabilité repose surtout sur des références disciplinées par GPS ou atomiques et constitue le domaine de la métrologie où la plus haute exactitude peut être atteinte.

L'objectif est de garantir l'exactitude dans les applications reposant sur la mesure de fréquence et de temps. Les télécommunications, les essais RF, les horodatages d'enregistrement de données et les contrôles de processus basés sur la durée dépendent de cette mesure.

• Compteurs de fréquence
• Oscillateurs de référence et à quartz (OCXO, TCXO)
• Oscillateurs disciplinés par GPS
• Chronomètres et minuteurs
• La base de temps des générateurs de signaux
• Systèmes d'enregistrement générant des horodatages

• Erreur de fréquence (relative, en ppm ou ppb)
• Exactitude de l'intervalle de temps
• Stabilité à court terme (écart d'Allan)
• Dérive à long terme (vieillissement)
• Comportement de stabilisation après préchauffage

L'intervalle d'étalonnage n'est fixé par aucune norme et il n'existe pas de règle générale du type « une fois par an ». Il résulte de l'examen conjoint de la recommandation du fabricant, de la fréquence et des conditions d'utilisation, de la criticité de la mesure, de la dérive constatée lors des étalonnages précédents et, le cas échéant, d'une exigence réglementaire. L'ILAC-G24 / OIML D10 en décrivent les méthodes. La bonne approche consiste à partir d'un intervalle raisonnable puis à l'allonger ou le raccourcir au vu des résultats suivants : allonger pour un instrument stable, raccourcir pour un instrument qui dérive.

• ISO/IEC 17025
• IEEE 1139 (définitions de stabilité de fréquence)
• ITU-T G.811 (horloge de référence primaire)
• JCGM 100 (GUM — incertitude)

• ISO/IEC 17025
• IEEE 1139 (définitions de stabilité de fréquence)
• ITU-T G.811 (horloge de référence primaire)
• JCGM 100 (GUM — incertitude)

1. 1Réception de l'instrument et examen préalableLe fonctionnement de l'instrument ainsi que l'état des connecteurs et des sondes sont examinés. La version du micrologiciel et, le cas échéant, l'état de l'auto-étalonnage sont consignés.
2. 2Temps de mise en températureL'instrument est mis en service pendant la durée prescrite par le fabricant afin d'atteindre la stabilité thermique. Une mesure sans mise en température ne reflète pas ses performances réelles.
3. 3Préparation de la source de référenceUn calibrateur multifonction ou un étalon de référence à traçabilité documentée est mis en service et sa stabilité vérifiée.
4. 4Choix de la fonction et de la gammeDes points de mesure sont définis pour chaque fonction de l'instrument (tension continue/alternative, courant, résistance, fréquence) et pour les gammes utilisées.
5. 5Réalisation des mesuresÀ chaque point, la valeur de référence est appliquée et la lecture enregistrée ; les effets de câblage, de tension thermoélectrique et de charge sont pris en compte.
6. 6Calcul de l'écartL'écart entre la lecture et la référence est calculé en valeur absolue et en pourcentage de la lecture.
7. 7Bilan d'incertitudeL'incertitude et la dérive du calibrateur de référence, la résolution, le bruit et la répétabilité sont combinés. En électricité, la dérive de l'étalon est souvent la contribution dominante.
8. 8Établissement du certificatLes résultats sont restitués par fonction et par point ; à la demande, une déclaration de conformité assortie d'une règle de décision est ajoutée.

Tout résultat d'étalonnage est accompagné d'une incertitude de mesure ; un résultat sans incertitude est incomplet. L'incertitude est établie selon l'approche GUM (JCGM 100) : incertitude de l'étalon, répétabilité, résolution, effets d'ambiance et stabilité de l'instrument sont combinés. Le certificat indique l'incertitude élargie avec le facteur d'élargissement (généralement k = 2) et le niveau de confiance approximatif. La plus faible incertitude déclarable est limitée par l'aptitude en matière d'étalonnage et de mesure (CMC) du périmètre accrédité ; aucune incertitude meilleure ne peut être annoncée.

• L'incertitude et le taux de vieillissement de l'oscillateur de référence
• Le temps de mesure (temps de porte) et la résolution qui en résulte
• Stabilité de la température
• L'écart qui apparaît si le temps de préchauffage est insuffisant
• Retard de câble (dans les mesures de temps)
• Effets de déclenchement et de bruit

• Identification du laboratoire et numéro de certificat
• Client et identification de l'instrument étalonné : marque, modèle, numéro de série
• Date d'étalonnage et date d'émission du certificat
• Méthode d'étalonnage appliquée ou référence de la procédure
• Étalons de référence utilisés et informations de traçabilité
• Conditions ambiantes pendant l'étalonnage (température, humidité et, si nécessaire, pression)
• Points de mesure, valeurs de référence et lectures de l'instrument
• Écarts calculés
• Incertitude de mesure élargie et facteur d'élargissement
• Personnel ayant réalisé et approuvé l'étalonnage
• Le temps de mesure (temps de porte) et les conditions de mesure
• L'erreur de fréquence relative
• Temps de préchauffage
• La source de traçabilité de la référence

Un certificat d'étalonnage n'est PAS un certificat de conformité. L'étalonnage mesure et consigne l'écart de l'instrument ; il ne le corrige pas et ne déclare pas l'instrument « juste ». Pour décider de l'aptitude à l'emploi, une tolérance (critère d'acceptation) doit être définie — et c'est l'utilisateur qui la fixe, non le laboratoire. Si une déclaration de conformité est demandée, l'ISO/IEC 17025 § 7.8.6 exige qu'une RÈGLE DE DÉCISION soit convenue au préalable, précisant comment l'incertitude est prise en compte ; une déclaration de conformité ignorant l'incertitude est trompeuse. Le certificat traduit en outre l'état AU MOMENT de l'étalonnage : usage, transport ou choc ultérieurs peuvent modifier cet état, ce que le certificat ne couvre pas. Si une date de prochain étalonnage y figure, elle n'est pas une décision du laboratoire mais un rappel inscrit selon l'intervalle indiqué par le client.

L'étalonnage est réalisé selon l'ISO/IEC 17025, qui exige la compétence technique, l'impartialité et la traçabilité métrologique du laboratoire. L'accréditation est délivrée par MÉTHODE et par ÉTENDUE DE MESURE : une grandeur ou une étendue absente de l'annexe du périmètre n'est pas accréditée et aucun certificat portant la marque d'accréditation ne peut être émis pour cette mesure. Le périmètre définit également la plus faible incertitude que le laboratoire peut offrir (CMC) ; aucune meilleure incertitude ne peut être annoncée. EUROLAB dispose d'une accréditation internationalement reconnue selon l'ISO/IEC 17025, délivrée par des organismes signataires de l'accord ILAC ; la possibilité d'étalonner votre instrument sous périmètre accrédité est confirmée par écrit au stade de l'offre.

• Étalonnage électrique
• Étalonnage RF