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Comprendre l'incertitude de mesure : le guide pour des Mesures Précises

5 juin 2024 par
Comprendre l'incertitude de mesure : le guide pour des Mesures Précises
Capiotec, FERRY Roman

Dans les domaines scientifique et technique, la mesure est une opération incontournable. Cependant, il est essentiel de reconnaître que toute mesure comporte une part d'incertitude. Déterminer la valeur exacte d'une grandeur physique est impossible, car les instruments et les conditions de mesure ne sont jamais parfaits. Cette incertitude est particulièrement importante en électricité, où des variations minimes de tension ou de courant peuvent avoir des conséquences significatives.


L’erreur de mesure, impossible d’y échapper


La prise de mesure comporte son lot d’imprécisions et d’erreurs de sorte qu’il est impossible de mesurer la vraie valeur d’une grandeur, appelée « valeur vraie ». On peut seulement s’en approcher avec plus ou moins d’exactitude. À chaque mesure est donc associée une incertitude de mesure.




Qu'est-ce que l'incertitude de mesure ?


L'incertitude de mesure (notée U) caractérise la dispersion des valeurs qui peuvent être raisonnablement attribuées au mesurande. En d'autres termes, elle représente l'intervalle dans lequel se situe la valeur réelle de la grandeur mesurée. Elle est généralement exprimée par une valeur positive ou négative, accompagnée d'un niveau de confiance indiquant la probabilité que la valeur réelle se situe dans cet intervalle.




L’incertitude relative représente le rapport de l'incertitude absolue sur le résultat de la mesure, sa mesure s’exprime en pourcentage. Elle permet de qualifier la précision d’une mesure. Ce n’est pas parce que l’incertitude absolue est faible que la mesure est forcément précise. La mesure la plus précise est celle dont l'incertitude relative est la plus faible.


L'incertitude de mesure doit être prise en compte lors de l'interprétation des données et de la prise de décisions, en particulier dans le domaine de l'électricité. Une incertitude de mesure trop élevée peut signifier des résultats non fiables et nécessiter une répétition de la mesure ou l'utilisation d'un instrument plus précis.


Causes de l'incertitude de mesure : erreur systématique ou aléatoire ?


Deux catégories principales regroupent les causes de l'incertitude de mesure. 




La première concerne les erreurs aléatoires, dites de type A. Elles sont entraînées par des variations fortuites d’une mesure à l’autre, par des parasites, comme des vibrations, du bruit ou même les limitations de l'œil humain (erreur de parallaxe). L’erreur aléatoire peut être réduite en augmentant le nombre de mesures et par des traitements statistiques (moyenne, écart type…).


La seconde catégorie d’erreurs  concerne les erreurs systématiques, dites de type B.  Ces erreurs sont constantes d'une mesure à l'autre. Elles sont souvent multifactorielles et peuvent découler : 

  • D’un mauvais étalonnage, mauvaise définition de la méthode, de matériel de mesure de qualité médiocre
  • D’une mauvaise mise à la terre.


Fiabilité et qualité des appareils de mesure


La justesse définit la capacité de l’appareil à prendre des mesures précises avec très peu d'erreurs (exemptes d’erreurs systématiques)


La fidélité​ définit la capacité de l’appareil à reproduire le même résultat pour la même mesure dans les mêmes conditions de mesurage, soit des mesures répétables. La fidélité est une qualité intrinsèque qui augmente considérablement le coût de l’appareil de l’appareil de mesure électrique, sans pour autant garantir que l’appareil donne des résultats justes. Le seul moyen de le vérifier est de le soumettre à un étalonnage. Un appareil moins fidèle mais juste (appareil étalonné) peut permettre d’obtenir une exactitude tout aussi correcte à condition d’augmenter le nombre de mesurages.


Précision des appareils de mesure : les appareils de mesure numériques


Les appareils de mesure possèdent une précision déterminée par le fabricant. Cette précision est exprimée de façon différente selon s’il s’agit d’un appareil analogique ou numérique, ce qui aura un impact sur le calcul de l’erreur de mesure associée à l’appareil. 


Les appareils de mesure numérique possèdent une fonction « AutoRange » qui choisit automatiquement le calibre le plus adapté par rapport à la valeur mesurée. L’erreur de mesure de l’appareil est définie par une notion de précision qui peut être exprimée soit en pourcentage de l’étendue de mesure considérée (calibre défini par l’utilisateur), soit en pourcentage de la valeur lue (AutoRange), auquel on ajoute une erreur constante qui indique de combien le chiffre de poids le plus faible (dernier digit) peut être faux (résolution de l’appareil).


Précision des appareils de mesure : les appareils de mesure analogiques


L’erreur absolue est définie par la classe de précision de l’appareil qui s’exprime en pourcentage de de l’étendue de mesure (pleine échelle du calibre considéré). A cette erreur liée à la précision de l’appareil, il conviendra de rajouter l’erreur absolue de lecture égale à la moitié de la plus petite graduation.


Il est primordial de choisir le bon calibre au risque d’obtenir une erreur de mesure importante !



L'incertitude de mesure est un concept incontournable en métrologie, particulièrement en électricité. 

La précision d’une mesure est donnée par la valeur de l’incertitude relative (plus elle est faible, plus la mesure est précise). 

Les erreurs systématiques peuvent être corrigées par une recalibration de l’appareil de mesure ou en évaluant l’influence de facteurs externes (température notamment). Selon les précisions recherchées, il est important d’utiliser des appareils étalonnés et de les contrôler périodiquement. L’étalonnage ne se limite pas à l’appareil en lui-même mais à l’ensemble des composants de la chaîne de mesure.


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Capiotec, FERRY Roman 5 juin 2024
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