Publications

BICH W., D’AGOSTINO G., PENNECCHI F. et GERMAK A., “Uncertainty due to parasitic accelerations in absolute gravimetry”, Metrologia, 48, 2011, 212-218.

D’Agostino G., Merlet S., Landragin A. et Pereira Dos Santos F., “Perturbations of the local gravity field due to mass distribution on precise measuring instruments: a numerical method applied to a cold atom gravimeter”, Metrologia, 48, 2011, 299-305.

LOUCHET-CHAUVET A., FARAH T., BODART Q, CLAIRON A., LANDRAGIN A., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F, “Influence of transverse motion within an atomic gravimeter”, New J. of Phys., 13, 2011, 065025.

LOUCHET-CHAUVET A., MERLET S., BODART Q, LANDRAGIN A., PEREIRA DOS SANTOS F., BAUMANN H., D’AGOSTINO G. et ORIGLIA C., “Comparison of 3 absolute gravimeters based on different methods for the e-MASS project”, IEEE Trans. on Instrum. Meas., 60, 2011, 2527-2532.

PINOT P. et GENEVES G., “Numerical simulation for designing tuned liquid dampers to damp out double pendulum oscillations”, Meas. Sci. Technol., 22, 2011, 065103.

Communications

MERLET S., FARAH T., LOUCHET-CHAUVET A., CLAIRON A., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Continuous g monitoring with atom interferomerty”, IFCS-EFTF 2011, San Francisco, Etats-Unis d’Amérique, 1-5 mai 2011.

MERLET S., “WP3: Gravimetry”, JRP e-MASS dissémination meeting, Watt Balance Technical Meeting (WBTM), Metas, Bern, Suisse, 22 juin 2011.

BIELSA F., « Capteurs optiques pour l’expérience de balance du watt du LNE », 15e Congrès international de métrologie, Paris, France, 3-6 octobre 2011.

GENEVES G., « Une méthode de détermination des effets de désalignement dans les expériences de balance du watt », 15e Congrès international de métrologie, Paris, France, 3-6 octobre 2011.

JIANG Z., PALINKAS V., FRANCIS O., BAUMANN H., BECKER M., COULOMB A., JOUSSET P., KESSLER-SCHULZ K.U., LEQUIN D., MÄKINEN J., MERLET S., SCHULZ H.R., SVITLOV S., TISSERAND L. et WANG L., “Accurate gravimetry at the BIPM watt balance bite”, IUGG/IAG 2011, Melbourne, Australie, 28 juin - 7 juillet 2011.

PINOT P. et GENEVES G., « Amortisseurs à ballottement de liquide pour l’expérience de balance du watt », 15e Congrès international de métrologie, Paris, France, 3-6 octobre 2011.

Publications

OUEDRAOGOA K., TOPSU S., GAYHMOUNI J., CHASSAGNE L., ALAYLI Y., JUNCAR P., GOURNAY P., BIELSA F. et GENEVÈS G., “Accurate ellipsometric magnetic-field sensor used to align the watt balance magnetic circuit of the French National Metrology Institute”, Sensors and Actuators, A, 175, 2012, 9-14.

Communications

MERLET S., FARAH T., GUERLIN C., CLAIRON A., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., « Gravimètre atomique absolu », Séminaire Géosciences Montpellier, Montpellier, France, 2 février 2012.

GUERLIN C., FARAH T., CHAUVET-LOUCHET A., CLAIRON A., LANDRAGIN A., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., “High sensitivity absolute atom gravimeter”, QIM 2012, Berlin Allemagne, 19–21 mars 2012.

FARAH T., GUERLIN C., LANDRAGIN A., MERLET S. PEREIRA DOS SANTOS F., BOUYER PH., AUGUSTE M., CAVAILLOU A., BOYER D., POUPENEY J., SUDRE CH. et GAFFET S., “Absolute atom gravimeter at LSBB : a first step toward MIGA”, i-DUST, Apt, France, 9–11 mai 2012.

PEREIRA DOS SANTOS F., “The LNE-SYRTE atom gravimeter”, Symposium on Geodesy with Inertial Quantum Sensors, Hanover, Allemagne, 9–12 juin 2012.

BIELSA F., “The LNE watt balance: progress report”, CCEM working group on electrical methods to monitor the kilogram, Washington, États-Unis, 30 juin 2012.

THOMAS M., ESPEL P., BIELSA F., JUNCAR P., PINOT P. et GENEVÈS G., “Present status of the LNE watt balance”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM-2012), Washington DC, États-Unis, 1–6 juillet 2012.

BIELSA F., « Balance du watt », Journée des métrologues, Paris, France, 17 septembre 2012.

GENEVÈS G., “LNE watt balance”, Kick-off meeting projet KNOW, Trappes, France, 26–27 septembre 2012.

GENEVÈS G., “LNE watt balance”, CCM workshop on the mise en pratique of the new definition of the kilogram, BIPM, Sèvres, France, 21–22 novembre 2012.

GENEVÈS G., « Une détermination de la constante de Planck en vue de la redéfinition du kilogramme », Journée nationale du réseau Mesures, Modèles et Incertitudes, Orsay, France, 23 novembre 2012.

Publications

FRANCIS O. et al., « The European comparison of absolute gravimeters 2011 (ECAG-2011) in Walferdange, Luxembourg: results and recommandations », Metrologia, 50, 3, 2013, 257-268, DOI: 10.1088/0026-1394/50/3/257.

JIANG Z., PALINKAS V., FRANCIS O., BAUMANN H., MAKINEN J., VITUSHKIN L., MERLET S., TISSERAND L., JOUSSET P., ROTHLEITNER C., BECKER M., ROBERTSON L. et ARIAS E.F., “On the gravimetric contribution to the redefinition of the kilogram”, Metrologia, 50, 2013, 452-471, DOI: 10.1088/0026-1394/50/5/452.

Communications

MERLET S., « Redéfinition du kilogramme, balance du watt et gravimétrie », Séminaire Temps-Espace, Observatoire de Paris, France, 8 avril 2013.

FARAH T., GUERLIN C., LANDRAGIN A., MERLET S., PEREIRA DOS SANTOS F., Pushing the limits of an atom gravimeter, ECAMP11, Aarhus, Danemark, 24–28 juin 2013.

MERLET S., FARAH T., LANDRAGIN A., PEREIRA DOS SANTOS F., “Mobile LNE-SYRTE Cold Atom Gravimeter - Comparison and on field measurement “, TGSMM, Saint Pétersbourg, Russie, 17–20 septembre 2013,

THOMAS M. et al., « Une méthode de mesure de la constante de Planck : la balance du watt », Congrès International de Métrologie, Paris, France, 7–10 octobre 2013.

MERLET S., FARAH T., LAUTIER J., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Performances and capabilities of the mobile LNE-SYRTE Cold Atom Gravimeter”, AGU Fall Meeting, San Francisco, Etats-Unis, 9–13 décembre 2013.

Publications

FARAH T., GILLOT P., CHENG B., LANDRAGIN A., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Effective velocity distribution in an atom gravimeter: Effect of the convolution with the response of the detection”, Phys. Rev. A, 90, 2014, DOI: 10.1103/PhysRevA.90.023606.

FARAH T., GUERLIN C., LANDRAGIN A., BOUYER PH., GAFFET S., PEREIRA DOS SANTOS F. et MERLET S., “Underground operation at best sensitivity of the mobile LNE-SYRTE Cold Atom Gravimeter”, Gyroscopy and Navigation 5, 2014, 266-274, DOI: 10.1134/S2075108714040051.

GILLOT P., FRANCIS O., LANDRAGIN A., PEREIRA DOS SANTOS F. et MERLET S., “Stability comparison of two absolute gravi-meters: optical versus atomic interferometers”, Metrologia 51, 5, 2014, L15-L17, DOI: 10.1088/0026-1394/51/5/L15

JIANG Z., PALINKAS V., FRANCIS O., MERLET S. et al., “Accurate gravimetry at the BIPM Watt balance site”, Earth on the Edge: Science for a Sustainable Planet, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 139, 2014, 371-376.

MERLET S., GILLOT P., FARAH T., BODART Q., LE GOUËT J., CHEINET P., GUERLIN C., LOUCHET-CHAUVET A, MALOSSI. N., KOPAEV A., FRANCIS O., D'AGOSTINO G., DIAMENT M., GENEVES G., CLAIRON A., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., « Détermination de l'accélération de la pesanteur pour la balance du watt du LNE », Revue française de métrologie, 36, 4, 2014, 11-27, DOI: 10.1051/rfm/2014013.

THOMAS M., ESPEL P., BRIAND Y., GENEVÈS G., BIELSA F., PINOT P., JUNCAR P. et PIQUEMAL F., “Minimization of the coil movement of the LNE watt balance during weighing mode and estimation of parasitic forces and torques involved”, Metrologia, 51, 2014, 54, DOI: 10.1088/0026-1394/51/2/S54.

Communications

JIANG Z., PALINKAS V., FRANCIS O., MERLET S. et al., “Accurate gravimetry at the BIPM Watt balance site”, Earth on the Edge: Science for a Sustainable Planet - International Association of Geodesy Symposia 139, Melbourne, Australie, 28 juin-2 juillet 2014.

MERLET S., GILLOT P., CHENG B., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Wavefront aberration bias in LNE-SYRTE Cold Atom Gravimeter”, Meeting of IAC, kNOW, and CCM WGR-kg, Rio de Janeiro, Brésil, 22 août 2014.

THOMAS M., ESPEL P., BIELSA F., PINOT P., JUNCAR P., GENEVÈS G. et PIQUEMAL F., “Progress report on the LNE watt balance”, CCEM WGkg meeting, Rio de Janeiro, Brésil, 23 août 2014.

ARNOLD T., BAUMANN H., BETTIN H., BIELSA F., EICHENBERGER A., KURAMOTO N., MANA G., MASSA E., MERLET S., PEREIRA DOS SANTOS F., PICARD A., PINOT P. et PIQUEMAL F., “European Metrology Research Program: Advances on the Realization of the kilogram Redefinition”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brésil, 24-29 août 2014, DOI: 10.1109/CPEM.2014.6898441.

MERLET S., GILLOT P., CHENG B., LANDRAGIN A. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Continuous free fall acceleration determination for the LNE Watt balance”, Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brésil, 24-29 août 2014, DOI: 10.1109/CPEM.2014.6898411.

THOMAS M., ESPEL P., BIELSA F., GENEVÈS G., PIQUEMAL F., JUNCAR P. et PINOT P., “Progress report of the LNE watt balance”, Conference on Precision Electromagnetic Measu-rements (CPEM 2014), Rio de Janeiro, Brésil, 24-29 août 2014.

MERLET S., GILLOT P., CHENG B. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Gravimetry for the LNE Watt balance”, Géodésie Géophysique Colloque G2, Strasbourg, France, 17-19 novembre 2014.

MERLET S., GILLOT P., CHENG B. et PEREIRA DOS SANTOS F., « Gravimetre atomique du SYRTE – Performances - mesures au LSBB », Workshop MIGA, LSBB Rustrel, France, 28 novembre 2014.

Publications

CHENG B., GILLOT P., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Influence of chirping the Raman lasers in an atom gravimeter: Phase shifts due to Raman light shift and to the finite speed of light”, Physical Review A, 92, 2015, DOI: 10.1103/PhysRevA.92.063617.

JIANG Z., PALINKAS V., FRANCIS O., MERLET S., BAUMANN H., BECKER M., JOUSSET P., MÄKINEN J., SCHULZ H.R, KESSLER-SCHULZ K.U., SVITLOV S., COULOMB A., TISSERAND L., HU H.  et ROTHLEITNER CH., “Accurate gravimetry at the BIPM watt balance site”, Chapter “Earth on the Edge: Science for a Sustainable Planet”, Book Series: International Association of Geodesy Symposia,”, 139, 371-376, 2015, DOI: 10.1007/978-3-642-37222-3_49.

THOMAS M., ESPEL P., ZIANE D., PINOT P., JUNCAR P., PEREIRA DOS SANTOS F., MERLET S., PIQUEMAL F. et GENEVÈS G., “First determination of the Planck constant using the LNE watt balance”, Metrologia, 52, 2015, 433-443, DOI: 10.1088/0026-1394/52/2/433.

Communications

THOMAS M., ESPEL P., BIELSA F., PINOT P., JUNCAR P., GENEVÈS G. et PIQUEMAL F., “A determination of the Planck constant in air by the LNE watt balance”, CODATA workshop, Eltville, Allemagne, 2-6 février 2015.

CHENG B., GILLOT P., LANDRAGIN A., MERLET S.  et PEREIRA DOS SANTOS F., “Residual clock effect in Cold Atom Gravimeter”, AG First-TF, Besançon, France, 16 mars 2015.

GILLOT P., CHENG B., LANDRAGIN A., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Residual clock effect in cold atom gravimeter”, Coloq14, Rennes, France, 6-9 juillet.

LANDRAGIN A., DUTTA I., GILLOT P., KOHLHAAS R., LAUTIER J., MEUNIER M., SAVOIE D., CHENG B., FANG B., GARRIDO ALZAR C., GEIGER R., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., “Atom Interferometry for inertial sensors: fundamental and practical sensitivity limits”, 23e Congrés général de la SFP, Strasbourg, France, 24-25 août 2015.

PINOT P., ESPEL P., THOMAS M., ZIANE D. et PIQUEMAL F., « Expérience française de balance du watt: composantes d’incertitude associées à l’étalon de masse pour la détermination de la constante de Planck », 17e Congrès international de métrologie, Paris, France, 21-24 septembre 2015, DOI: 10.1051/metrology/20150018001.

PINOT P., LIU Y., ESPEL P., THOMAS M., ZIANE D. et PIQUEMAL F., « Expérience française de balance du watt : conception d’un fléau de balance monobloc et étude de son comportement mécanique », 17e Congrès international de métrologie, Paris, France, 21-24 septembre 2015, DOI: 10.1051/metrology/20150018002.

SILVESTRI Z. et DAVIDSON S., “How to disseminate the new mass unit?”, 17e Congrès international de métrologie, Paris, France, 21-24 septembre 2015, DOI: 10.1051/metrology/20150018003.

GILLOT P., CHENG B., MERLET S. et PEREIRA DOS SANTOS F., « Des performances ultimes d'un gravimètre atomique transporbale à l'hybridation avec un accéléromètre classique », Workshop Atomes froids et applications embarquées, Toulouse, France, 9 décembre 2015.

De nombreux procédés industriels émettent des infrasons ou des ultrasons (éoliennes, pompes à chaleur, systèmes de nettoyage à ultrasons…). Cependant, le mécanisme de perception des sons hors de la gamme d’audition n'est actuellement pas bien compris. Les fabricants et les exploitants de ces installations émettrices de ce type de sons ont besoin que les règlements sur les émissions de bruit soient bien fondés et ne soient pas inutilement restrictifs : il est donc nécessaire de définir des critères rationnels étayés pour prévenir les risques liés à ces sons.

Afin de pouvoir définir des critères pour limiter l'exposition et protéger la population, il est nécessaire de disposer d'une infrastructure métrologique avec des étalons de référence, des méthodes d'étalonnage et des appareils de mesure appropriés pour quantifier les effets néfastes des ultrasons et infrasons.

OBJECTIFS

Comprendre la perception humaine des sons non-audibles.

Définir la structure métrologique nécessaire pour appliquer des critères de sécurité basés sur des seuils de perception sonore.

Fournir la traçabilité aux étalons nationaux par le développement d’un simulateur d’oreille universel permettant de simuler l’impédance de l’oreille humaine aussi bien pour les adultes que pour les enfants.

RÉSUMÉ ET RÉSULTATS

Ce projet européen comprenait 5 lots de tâches techniques :

1 - Technologie de mesure pour la détermination des réponses cérébrales aux sons inaudibles

2 - Exigences de mesure pour les sons inaudibles

3 - Seuils de réponse cérébrale et seuils d'audibilité pour les sons inaudibles

4 - Conception d'un simulateur d'oreille universel à large bande

5 - Test et validation du simulateur d'oreille universel et détermination des données de référence

Le LNE a participé au quatrième lot tâches qui portait sur le développement d'un outil simulant le comportement acoustique de l’oreille de nouveaux nés, d’enfants et d’adultes. Ceci afin de pouvoir étalonner les audiomètres, ajuster les appareils auditifs (prothèses) et détecter les pertes auditives dès le plus jeune âge.


Dans un premier temps, les travaux ont consistées à établir un cahier des charges en accord avec les besoins des utilisateurs, à développer une méthodologie de conception afin d’en faire ressortir les paramètres clés et à réunir les informations nécessaires à cette conception à travers une large étude bibliographique. Compte tenu des résultats de l’étude bibliographique, cinq groupes d’âge ont pu être établis, à savoir : nouveau-nés, 1-3 mois, 3-6 mois, 3-24 mois, 2-7 ans et adultes.

Vue en coupe du simulateur d'oreille pour nouveaux nés.
Vue en coupe du simulateur d'oreille pour nouveaux nés. 𝘓'𝘰𝘳𝘪𝘧𝘪𝘤𝘦 𝘴𝘶𝘱𝑒́𝘳𝘪𝘦𝘶𝘳 𝘳𝘦𝘱𝘳𝑒́𝘴𝘦𝘯𝘵𝘦 𝘭𝘦 𝘱𝘭𝘢𝘯 𝘥𝘦 𝘳𝑒́𝘧𝑒́𝘳𝘦𝘯𝘤𝘦 𝘥𝘶 𝘤𝘢𝘯𝘢𝘭 𝘢𝘶𝘥𝘪𝘵𝘪𝘧 𝘦𝘵 𝘶𝘯 𝘮𝘪𝘤𝘳𝘰𝘱𝘩𝘰𝘯𝘦 ¼″ 𝘦𝘴𝘵 𝘯𝘰𝘳𝘮𝘢𝘭𝘦𝘮𝘦𝘯𝘵 𝘱𝘰𝘴𝘪𝘵𝘪𝘰𝘯𝘯𝑒́ 𝘴𝘶𝘳 𝘭𝘢 𝘧𝘢𝘤𝘦 𝘪𝘯𝘧𝑒́𝘳𝘪𝘦𝘶𝘳𝘦 𝘱𝘰𝘶𝘳 𝘭𝘢 𝘮𝘦𝘴𝘶𝘳𝘦 𝘥𝘦𝘴 𝘴𝘪𝘨𝘯𝘢𝘶𝘹 𝘥𝘦 𝘱𝘳𝘦𝘴𝘴𝘪𝘰𝘯 𝘢𝘤𝘰𝘶𝘴𝘵𝘪𝘲𝘶𝘦, 𝘴𝘪𝘮𝘶𝘭𝘢𝘯𝘵 𝘢𝘪𝘯𝘴𝘪 𝘭𝘦 𝘵𝘺𝘮𝘱𝘢𝘯 𝘢𝘶𝘥𝘪𝘵𝘪𝘧.

Suite à l’accomplissement de cette première tâche, le dimensionnement des simulateurs d’oreille pour chacun des cinq groupes d’âge a été effectué Cette tâche a été accomplie par modélisation acoustique aussi bien analytique que numérique.

Pour des raisons de coût, seul le prototype pour le groupe des nouveau-nés a été fabriqué. La qualification des prototypes a été effectuée en parallèle par 4 laboratoires nationaux de métrologie, dont le LNE. Cette qualification a consisté principalement à mesurer l’impédance acoustique de transfert du simulateur (ratio entre le débit d’entrée et la pression acoustique sur le microphone du simulateur) et de la comparer à celle calculée par le LNE dans la phase de conception. Les résultats de cette qualification montrent des mesures en bonne adéquation avec la courbe théorique dans une large gamme de fréquence, exceptée aux hautes fréquences (au-delà de 6 kHz).

 

Prototypes de simulateurs d'oreille néonatal
Prototypes de simulateurs d’oreille néonatal (photo projet Ears)

IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS

  • Contribuer à de nouvelles orientations pour la réglementation sur les risques pour la santé posés par les sons non-audibles
  • Fournir des données pour la normalisation dans des seuils auditifs et sur les simulateurs d’oreilles (ISO TC43 WG1 et IEC TC29 WG21)
  • Fournir la traçabilité et des bonnes pratiques pour les utilisateurs (audiologistes)

PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS

BARHAM R., OLSEN E.S., RODRIGUES D., BARRERA-FIGUEROA S., SADIKOGLU E. et KARABÖCE B., “The calibration of a prototype occluded ear simulator designed for neonatal hearing assessment applications”, The Journal of the Acoustical Society of America, 2016, 140, 2, DOI: 10.1121/1.4960517.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., OLSEN E.S., FEDTKE T., BARHAM R. et DUROCHER J., “Methodology of Designing an Occluded Ear Simulator”, Acta Acustica, 2015, 101, 5, DOI: 10.3813/AAA.918895.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., OLSEN E.S., BARHAM R., FEDTKE T. et DUROCHER J., “Design of a new ear simulator”, Inter-Noise 2015, San Francisco, États-Unis, 9-12 août 2015.

RODRIGUES D., LAVERGNE T., FEDKE T., SANDERMANN OLSEN E., BARHAM R. et DUROCHER J.-., “Methodology of designing an ear simulator”, Internoise 2013, Innsbruck, Autriche, 15-18 septembre 2013.

LAVERGNE T., RODRIGUES D., NEIMANNS V., SANDERMANN OLSEN E. et BARHAM R., “Universal ear simulator: Specifications and artificial ear canal design”, Internoise 2013, Innsbruck, Autriche, 15-18 septembre 2013.

Partenaires

Laboratoires nationaux de métrologie :

  • PTB (coordinateur du projet),
  • NPL,
  • LNE,
  • DFM,
  • Tubitak UME,
  • BKSV-DPLA

Lors du démarrage de ce projet européen, les besoins de raccordement métrologiques en force n’étaient pas couverts au-dessus de 15 MN en Europe. Cela correspond à des applications industrielles dans de nombreux domaines (mécanique, construction, énergie, etc.). Pour couvrir l’essentiel des besoins, il était estimé nécessaire de pouvoir mesurer des forces jusqu’à 50 MN. Ce projet s’est concentré sur l’étude des « pyramides de force » qui sont l’association de plusieurs capteurs de force en parallèle afin de mesurer des forces de valeurs plus élevées que celle que peut mesurer chaque capteur individuellement.

OBJECTIFS

Elargir la gamme des mesures de force au dessus de 15 meganewton

Consolider les incertitudes des mesures de forces avec les bancs à pyramides de forces

Améliorer la maitrise de l’étalonnage des capteurs multi-composantes

RÉSUMÉ ET RÉSULTATS

Référence à pyramide de capteurs de force du LNE
Référence à pyramide de capteurs

Le LNE a développé de longue date des systèmes associant en parallèle des capteurs de force appelés « pyramides de force » utilisés pour l’étalonnage des capteurs de force entre 500 kN et 9 MN. Les travaux de ce JRP ont porté sur l’étude de ces systèmes et sur la qualification de nouveaux étalons de transfert en force. Les pyramides de référence, solutions mises en œuvre au laboratoire, ont été particulièrement étudiées dans ce projet.

Au LNE, la technique des pyramides de force n'était appliquée qu’en charge croissante, donc sans possibilité de détermination de l’hystérésis des capteurs à étalonner. Pour le LNE, ce projet était l’occasion de modéliser les phénomènes d’hystérésis, de fluage et de relaxation dans le but de quantifier les incertitudes de ses pyramides lors d’une utilisation en charge décroissante.

 

Etude du comportement des pyramides de force

Différents types de pyramides de force dans la gamme du méganewton ont été étudiées, en croisant notamment les mesures faites au moyen de différents bancs de mesure mis en œuvre par les laboratoires participant au projet. Pour le LNE-LCM, la bonne cohérence entre l’étalonnage individuel des capteurs de ses pyramides et leur étalonnage en position assemblé a été confirmé jusqu’à 9 MN, ce qui démontre l’absence d’effets liés à l’introduction des efforts et conforte les incertitudes annoncées par le laboratoire.

 

Etude des effets des efforts parasites

Efforts latéraux

Une pyramide de 5 MN capable de mesurer les efforts latéraux et les moments superposés à l’effort axial principal a été développée par l’INRiM en se basant sur le principe de l’hexapode. Parallèlement, les procédures d’étalonnage des capteurs multi-composantes ont été recensées et une comparaison inter-laboratoire a été réalisée entre la PTB, le LNE et l’INRiM. Les écarts obtenus montrent un bon comportement du banc du LNE-LCM avec de faibles efforts parasites et la cohérence des mesures à la fois pour les forces verticales ou pour les efforts parasitées superposés.

Effet d’une excentration

D’autre part, l’effet d’une excentration entre la force et l’axe de la pyramide a été étudié. Des séries de mesures ont été effectuées en alignant et en excentrant de 3 mm un capteur avec une pyramide de force. Celles-ci ont montré qu’il n’y a pas d’effet significatif sur la pyramide du LNE. Ce point conforte les incertitudes du laboratoire qui met en œuvre un dispositif assurant un centrage de l’ordre de 0,1 mm pour les étalonnages courants.

 

Effet des durées et mode de chargement

Les travaux ont d’abord eu pour objectif d’acquérir des données afin de mieux comprendre le comportement des capteurs de force aux effets liés aux pré-charges, fluage, relaxation et hystérésis.

Logiciel de calcul d'hystérésis et d'identification des paramètres des capteurs de force
Logiciel de calcul d'hystérésis et d'identification des paramètres

Dans le cadre de ce projet européen, un ensemble de 229  essais ont été réalisés avec 44 capteurs différents et couvrants des gammes comprises entre 50 N et 5 MN. Ils ont concerné le fluage, le retour à zéro et la réversibilité. Ensuite fort de ces données, l’objectif a été de développer des modèles numériques pour corriger les effets liés aux procédures de chargement des capteurs de force. Parmi ces effets, il faut corriger le fluage, la dérive du zéro (relaxation) ainsi que la réversibilité (ou hystérésis). Un logiciel de modélisation de l’hystérésis a été développé. La modélisation a été définie concernant le fluage et la relaxation.

Perspectives du projet…

Pour le laboratoire, les incertitudes revendiquées des pyramides de références jusqu’à 9 MN ont été confirmés comme étant tout à fait justifiées, tant au niveau des phénomènes de transmission interne des contraintes qu’au niveau de la sensibilité aux efforts parasites. De plus, la modélisation des phénomènes de fluage, de relaxation et d’hystérésis permet d’envisager des corrections systématiques sur les pyramides de référence pour des mesures en charge décroissantes. Cela donnera au LNE-LCM, pour les forces au-delà de 500 kN et jusqu’à 9 MN, la possibilité de déterminer l’hystérésis des capteurs des laboratoires et des industriels qu’il raccorde et ainsi de mieux répondre à leur besoin.

IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS

  • Extension de la traçabilité aux fortes valeurs de forces
  • Une meilleure connaissance des pyramides de référence pour confirmer l’estimation des incertitudes
  • Possibilité de répondre aux demandes spécifiques des industriels pour l’étalonnage des capteurs multi-composantes

PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS

RABAULT T., AVERLANT P. et BOINEAU F., “Numerical modeling of hysteresis applied on force transducer”, XXI IMEKO World Congress “Measurement in Research and Industry”, Prague, Czech Republic, 30 août - 4 septembre 2015.

KUMME R., TEGTMEIER F., RÖSKE D., BARTHEL A., GERMAK A. et AVERLANT P., “Force traceability within the meganewton range”, IMEKO 22nd TC3, 15th TC5 and 3rd TC 22 International Conferences, Le Cap, Afrique du Sud, 3-5 février 2014.

PARTENAIRES

  • PTB (DE),
  • BAM (DE),
  • CEM (ES),
  • CMI (CZ),
  • INRIM (IT),
  • METAS (CZ),
  • MG (PL),
  • MIKES (FI),
  • NPL (GB),
  • TUBITAK (TK).

Le bruit des machines ou équipements est une caractéristique technique généralement déclarée en termes de puissance acoustique (niveau de puissance en dB rapporté à une puissance acoustique de référence de 10-12 watt). Lorsque ce projet a été commencé, la détermination expérimentale de la puissance était basée sur des mesures de pression acoustique sur des microphones. La puissance acoustique était ensuite évaluée par calcul, sous diverses hypothèses et conditions imparfaitement respectées. De ce fait, le raccordement au système international d’unités était réalisé par le raccordement des niveaux de pression, à travers des mesures de sensibilité des microphones. Ceci avait pour conséquence d’entacher une évaluation « vraie » de la puissance acoustique de tous les biais, facteurs d’influence non corrigés ou erreurs de méthode. La situation était d’autant plus complexe que certaines des mesures de puissance acoustique utilisaient une méthode de comparaison avec des sources sonores de référence, elles-mêmes étalonnées par la méthode pression et assez sensibles aux conditions d’environnement.

L'objet de ce projet a donc été de développer et caractériser une source sonore étalon primaire puis de la disséminer via des étalons de transfert (qui sont les sources sonores qui étaient utilisées auparavant comme références). L'application au bruit des machines devant se faire ensuite par le développement de nouvelles procédures de mesure de la puissance sonore dans différents environnements ainsi que l'évaluation des incertitudes de mesures associées.

OBJECTIFS

Développer une source sonore de référence dont la puissance acoustique peut être calculée à partir de mesures de la vitesse de vibration, des dimensions et des propriétés environnementales de l'air, avec une incertitude de 0,5 dB.

Mesurer la puissance acoustique de cette source sonore de référence à l'aide d'instruments d'intensité sonore étalonnés conformément à la norme CEI 61043 et expliquer tout écart par rapport au comportement prévu. Cela est nécessaire pour distinguer le déphasage entre la vitesse du son et la pression acoustique sur la surface enveloppante.

Développer des méthodes pour l'étalonnage des sources sonores non calculables par comparaison avec la source sonore de référence. L'accent sera mis principalement sur les sources à large bande, qui génèrent des sons de manière aérodynamique. Un autre aspect abordé est le développement d'un nouveau concept pour les sources sonores tonales.

Développer des procédures de qualification pour les dispositifs de mesure, analyser les incertitudes liées à la détermination de la puissance acoustique dans la pratique et développer une méthode de substitution utilisant l'intensité acoustique pour le bruit des machines.

RESUMÉ ET RESULTATS

Exemple de source sonore de référence utilisée au LNE
Exemple de source sonore de  référence servant d'étalon de transfert au LNE.

Source sonore étalon primaire

L’objectif de cette partie était la réalisation d’un étalon primaire du watt acoustique dans l’air. Celui-ci est basé sur un corps solide vibrant (piston) bafflé. La puissance sonore de ce dispositif peut être déterminée à partir de la vitesse de vibration de la surface du corps, mesurée par interférométrie laser, et de plusieurs autres grandeurs comme la pression statique et la température. Les différents candidats à devenir les sources primaires reposent sur deux techniques : un pot électrodynamique ou un « moteur » de haut-parleur. Le pot électrodynamique est une source de vibration couramment utilisée en laboratoire. Celui-ci pilote le mouvement d’un piston métallique. Ce dernier doit avoir autant que possible un mouvement d’ensemble et le moins possible de mouvements parasites, due à son manque de rigidité et à ses modes/fréquences propres en haute fréquence. L’autre méthode consiste à utiliser un « moteur » de haut-parleur qui pilote un piston plus léger. Le guidage du piston dans un mouvement unidirectionnel et libre est difficile à bien réaliser. Dans ce projet, des sources primaires ont été développées par le PTB, le SP, l’INRiM et le TUBITAK UME.

Diffusion de l’unité « watt acoustique aérien »

L'objectif de cette partie était de développer un système pour la diffusion de l’unité watt acoustique en utilisant des étalons de transfert appropriés. Celle-ci a permis d’examiner si les sources sonores de référence aérodynamiques existantes pouvaient servir d’étalon de transfert. La réponse a été positive à condition d’en connaitre la sensibilité aux conditions atmosphériques. L'incertitude de la puissance sonore émise par les étalons de transfert a été déterminée. L'objectif a été que cette incertitude soit seulement légèrement supérieure à l'incertitude de l’étalon primaire. Le LNE a développé un appareil de balayage (appelé « scanning apparatus ») permettant une mesure automatisée de la puissance acoustique obtenue en mesurant la pression acoustique sur une demi-sphère de 2 m de rayon centrée sur une source étalon qui affleure le sol.

Au LNE, contrairement à d’autres partenaires, un seul microphone est utilisé, déplacé sur chaque position par un dispositif automatique, et contrôlé par un logiciel qui gère à la fois l'appareil de balayage et l'acquisition de l'analyseur de signal acoustique. Un premier mouvement est fait le long d'un rail décrivant un arc vertical de 90°. Le deuxième mouvement consiste à déplacer cet arc autour d'un axe vertical pour couvrir toute la surface hémisphérique. Un troisième mouvement déplace le microphone sur le rayon de 1 cm pour évaluer l'intensité par deux étapes.

"Scanning apparatus" du LNE : vue d'ensemble et détail de la tête de mesure
"Scanning apparatus" du LNE : vue d'ensemble (à gauche) et détail de la tête de mesure (à droite)

 

Site internet du projet :

http://www.ptb.de/emrp/sib56-home.html

PUBLICATIONS ET COMMUNICATIONS

BREZAS S., CELLARD P., ANDERSSON H., GUGLIELMONE C. et KIRBAS C., “Dissemination of the unit Watt in airborne sound: aerodynamic reference sound sources as transfer standards”, INTER-NOISE 2016, Hambourg, Allemagne, 21-24 août 2016.

CELLARD P., ANDERSSON H., BREZAS S. et WITTSTOCK S., “Automatic sound field sampling mechanisms to disseminate the unit watt in airborne sound”, INTER-NOISE 2016, Hambourg, Allemagne, 21-24 août 2016.

PARTENAIRES

Les travaux ont été menés dans le cadre du projet européen JRP SIB56 qui comprenait les laboratoires nationaux de métrologie :

  • PTB (DE),
  • INRIM (IT),
  • LNE (FR),
  • SP (SE),
  • TUBITAK (TK).

Résumé

La traçabilité des mesures en basses pressions absolues est réalisée dans les laboratoires nationaux de métrologie par la méthode dite de l’expansion continue. Cette méthode nécessite la mesure et la génération d’un flux gazeux entre 4 × 10-12 mol·s-1 et 4 × 10-7 mol·s-1. Afin d’améliorer ses incertitudes de mesure dans le domaine des pressions absolues inférieures à 10-3 Pa, le Laboratoire national de métrologie et d’essais (LNE) a développé dans un premier temps une référence primaire pour la mesure de flux gazeux dans la gamme précitée avec une incertitude élargie inférieure à 1%. Par extension, le fluxmètre gazeux permet également l’étalonnage des fuites de gaz, activité traditionnelle du département pression-vide du LNE, pour les fuites référencées au vide entre 4 × 10-12 mol·s-1 et 4 × 10-7 mol·s-1 (1 × 10-8 Pa·m3·s-1 à 1 × 10-3 Pa·m3·s-1) et les fuites de gaz frigorigènes au fréon R-134a, référencées à la pression atmosphérique, entre 3 × 10-9 mol·s-1 et 2 × 10-8 mol·s-1 (10 g par an à 60 g par an). Les résultats d’étalonnage d’une fuite capillaire sont présentés et comparés aux résultats obtenus par la méthode de remontée de pression, habituellement utilisée pour ce type d’instrument. Un bilan d’incertitude exhaustif sur le flux gazeux mesuré est établi et appliqué à l’utilisation du fluxmètre gazeux dans le cadre de l’expansion continue.

Mots clés

fluxmètre à pression constante
flux gazeux
méthode d’expansion continue
basse pression absolue
fuite de référence

Résumé

Dans le cadre du projet de recherche portant sur l’analyse de l’activité de surface appliquée aux besoins de la métrologie de caractérisation de surface à l’échelle nanométrique et de la recherche technologique, de nombreuses améliorations et adaptations ont été entreprises sur les dispositifs d’analyse de surface du laboratoire. Cet article se propose de présenter un état des lieux de ces dispositifs en décrivant les principales améliorations apportées au cours de ces quatre dernières années et les résultats expérimentaux qui en découlent.

Mots clés

métrologie des masses
métrologie nanodimentionnelle
activité de surface
phénomènes de sorption
caractérisation de surface
rugosité