Les mesures dans le domaine de l’acoustique, des ultrasons et des vibrations (AUV) aux basses fréquences sont utilisées par le Système international de surveillance (IMS) pour vérifier le respect du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires. Cependant, la majorité des plages de fréquences utilisées pour la détection des AUV ne sont pas couvertes par les étalons de mesure actuels, ce qui limite la fiabilité des données obtenues. Les stations IMS sont également souvent situées dans des environnements extrêmes, ce qui pose des défis supplémentaires pour garantir l’exactitude des capteurs AUV.

Objectifs

Développement de nouvelles méthodes d'étalonnage primaires pour les systèmes de détection AUV aériens et sous-marins jusqu'à et en dessous de la plage de basses fréquences de 0,1 Hz

Développement de méthodes d'étalonnage secondaires pour les étalons de travail pour permettre la traçabilité et la fiabilité des capteurs déployés dans les réseaux de surveillance environnementaux

 

Ajouts des développements dans de nouvelles normes internationales pour contribuer à des mesures plus précises et traçables pour les événements environnementaux naturels et artificiels

Résumé et premiers résultats

Les travaux sont menés dans le cadre du projet européen 19ENV03 impliquant 7 laboratoires nationaux de métrologie. La métrologie française a concentré ses recherches récentes sur le développement et la validation de la modélisation acoustique en fluide thermo-visqueux pour l'étalonnage de pression en cavités fermées ainsi que sur le développement d'un pistonphone laser spécifique pour l'étalonnage primaire de microphones et microbaromètres aux fréquences infrasonores. Le principe général est que le capteur à étalonner est exposé à une pression acoustique calculable, produite dans un coupleur fermé de volume connu qui est entraîné par un piston produisant une vitesse volumique mesurable. Ce pistonphone laser spécifique dédié à l'étalonnage des infrasons est en cours de validation.

D’autre part, la métrologie française développe un dispositif basé sur une cavité Fabry Perot pour effectuer des mesures de pression depuis la pression en régime quasi-statique (40 mHz) à la plage acoustique (20 Hz). Cette instrumentation sera comparée aux autres méthodes avec potentiellement le développement d’une méthode optique d'étalonnage des microphones.

Impacts scientifiques et industriels

  • Nouvelle traçabilité pour les industriels
  • Nouvelles possibilités de mesures pour la météorologie qui devrait conduire à une amélioration des modélisations

Publications et communications

VINCENT P., LARSONNIER F., RODRIGUES D. et DURAND S., "Analytical modelling and characterisation of an infrasound generator in the air", Applied Acoustics, 148, mai 2019, 476-483, DOI:10.1016/J.APACOUST.2018.12.033

VINCENT P., RODRIGUES D., LARSONNIER F., GUIANVARC'H C. et DURAND S., “Acoustic transfer admittance of cylindrical cavities in infrasonic frequency range”, Metrologia, 56, 2019, DOI: 10.1088/1681-7575/aaee28

Partenaires

  • PTB (DE)
  • BKSV-DPLA (DK)
  • DFM (DK)
  • LNE (FR)
  • LNE-LCM/CNAM (FR)
  • NPL (UK)
  • UME (TK)

Le rôle des Laboratoires Nationaux de Métrologie (LNM) est de développer les outils nécessaires à l’établissement de la traçabilité des mesures au Système International d’unités (SI) et à l’évaluation des incertitudes qui leur sont associées pour rendre possible in fine une comparaison des résultats analytiques dans le temps et l’espace. Certains de ces outils sont des étalons de haute pureté, utilisés pour l’étalonnage des instruments de mesure.

Objectif

Développer une procédure générale pour déterminer la pureté des composés organiques étalons.

Résumé et résultats

Comme toute substance chimique, ces étalons de haute pureté s’accompagnent immanquablement de la présence d’impuretés provenant soit du procédé de production (catalyseur, produit secondaire), soit de phénomènes de dégradation ou de contaminations diverses. Ces impuretés et leurs teneurs vont avoir un impact direct sur la quantification et donc sur la justesse des résultats de mesure qui en seront déduits. Il s’avère donc primordial que les LNM soient capables de déterminer la pureté des étalons qu’ils utilisent. C’est pourquoi le LNE s’est attaché à se munir d’une procédure générale pour déterminer la pureté de substances chimiques.

Deux approches peuvent être mises en œuvre : une approche indirecte, appelée « mass balance », consistant à déterminer la pureté d’un composé en quantifiant les différentes impuretés présentes, et une approche directe, basée sur une analyse par comparaison à un étalon de pureté certifiée (calorimétrie différentielle, DSC, ou résonnance magnétique nucléaire, RMN).

Dans le premier cas, il est nécessaire d‘être capable de détecter et de quantifier l’ensemble des impuretés qui accompagnent le composé d’intérêt : l’eau, d’autres molécules organiques (COV, molécules issues de la synthèse par exemple…) et enfin des substances inorganiques (métaux, …). La pureté du composé est alors obtenue par la soustraction de la fraction massique de l’ensemble de ces impuretés à la fraction massique du composé considéré idéalement comme absolument pur. Pour mesurer ces impuretés, le LNE a travaillé sur la mise au point d’une large gamme de protocoles, adaptés aux types de matrice considérés (liquide ou solide), ainsi qu’aux différents outils analytiques qu’il est nécessaire de mettre en œuvre de façon complémentaire. Les impuretés étudiées sont :

  • la teneur en eau ;
  • les impuretés organiques non volatiles ;
  • les COV ;
  • les impuretés inorganiques.

Pour assurer la traçabilité de ses mesures, le LNE a développé une procédure générale pour déterminer la pureté des étalons commerciaux qu’il utilise et pour lesquels la traçabilité au SI n’est pas établie lorsque ceux-ci ne sont pas des matériaux de référence certifié par d’autres LNM.

Les différentes approches peuvent être résumées comme selon la figure 1 :

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Représentation schématique des différentes approches et outils analytiques pouvant être mis en œuvre pour déterminer la pureté d’un composé
Représentation schématique des différentes approches et outils analytiques pouvant être mis en œuvre pour déterminer la pureté d’un composé

Pour déterminer la pureté de ces étalons, l’approche suivie au LNE est l’approche indirecte dite « mass balance » pour laquelle :

  • les impuretés organiques sont déterminées par chromatographie et notamment par GC-FID, GC-MS, ou l’HPLC-UV/Vis, UPLC-MS/MS par méthode d’étalonnage externe,
  • l’eau est déterminée par titration de Karl Fischer,
  • les solvants résiduels ou COV sont déterminés par HS-GC-FID ou GC-FID par injection directe,
  • et les impuretés inorganiques sont déterminées par ICP-MS.

Dans le cas du Karl-Fischer et des composés liquides par exemple, deux facteurs contribuent à l’incertitude de mesure : la détermination de la quantité d’eau elle-même (mVmes), ainsi que celle de la masse d’échantillon prélevée (mH2O). Leur contribution à l’incertitude de mesure totale uC va dépendre directement de la teneur en eau présente dans le matériau analysé, comme illustré par les graphes ci-dessous.

 

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Teneur en eau présente dans le matériau analysé
Teneur en eau présente dans le matériau analysé

Il a par ailleurs été constaté que l’incertitude des mesures diminue lorsque la prise d’essai augmente, et ce quelle que soit la teneur en eau dans le matériau de référence considéré. Il est ainsi possible de définir une zone de travail pour laquelle l’incertitude des mesures peut être minimisée.

 

Bien que la mise en œuvre de tous ces outils (GC-FID, GCMS, l’HPLC-UV/Vis, UPLC-MS/MS, Karl Fischer, HS-GC-FID, GC-FID, ICP-MS) soit très consommatrice de temps et souvent d’échantillons, cette approche est encore, à ce jour, celle recommandée par le CCQM.

En parallèle, le LNE dispose également d’un protocole pour déterminer la pureté de ses étalons par RMN-q, développé en collaboration avec l’université d’Orsay.

Afin de valider les méthodes développées, le LNE participe régulièrement aux essais d’inter-comparaison de détermination de pureté de composés organiques, proposés depuis 2007 par le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). Le LNE, par exemple, a ainsi déterminé la pureté de « molécules modèles », comme l’aldrine, insecticide de faible polarité et poids moléculaire moyen, la valine, un acide aminé de forte polarité et de faible poids moléculaire ou encore l’hormone 17-β-estradiol (polarité et poids moléculaire faibles). En participant à ces campagnes, le laboratoire peut démontrer qu’il est capable de déterminer le plus précisément possible, et avec une faible incertitude associée, la pureté d’un composé cible donné, ce qui lui permet par la suite de faire reconnaître ses compétences à d’autres molécules présentant des propriétés voisines.

Impacts scientifiques et industriels

- Dépôt de CMC (meilleures possibilités d’étalonnages et de mesurages) auprès du BIPM

- Production de nouveaux Matériaux de Référence Certifiés (MRC)

Publication

"Final report on key comparison CCQM-K55.b (aldrin): An international comparison of mass fraction purity assignment of aldrin", S. Westwood et al., Metrologia, 49, 1A, 2012, 128–143, DOI: 10.1088/0026-1394/49/1A/08014.

Partenaire

I.C.M.M.O. (UMR 8182, Université Paris-Sud)

Les mesures des particules d'aérosols sont essentielles pour l'application des réglementations européennes sur la qualité de l'air afin de protéger la santé humaine et pour la recherche sur les effets du changement climatique. Bien que des mesures telles que la concentration massique de particules en suspension dans l'air (PM) soient actuellement utilisées, le niveau d'incertitude est trop élevé et la traçabilité est insuffisante.

Objectifs

Développer les méthodes pour de différents instruments de mesures de particules aérosols jusqu’à 10µm, présents dans l’environnement

Assurer la traçabilité des étalonnages en concentrations massiques et concentrations de particules dans les gammes : 0,1 à 1000 µg/m³ et 0,1 to 107 particules/cm³

Fournir, à l’échelle européenne, de plus larges moyens d’étalonnage pour garantir la qualité de l’air

RESUME ET RESULTATS

Il existe actuellement un manque d'étalons traçables et de procédures d'étalonnage harmonisées pour mesurer les particules en suspension dans l'air. En outre, les méthodes de mesure des PM10 et des PM2,5 (concentration en masse de particules) dans le cadre de la directive européenne sur la qualité de l'air 2008/50/CE doivent être améliorées, afin d'assurer la comparabilité des données locales mesurées par des instruments reposant sur des principes de fonctionnement différents.

Par conséquent, des méthodes de référence pour mesurer les PM10 et PM2,5 et des méthodes d'étalonnage pour les instruments utilisés pour ces mesures sont nécessaires.

La chimie des aérosols (analyse de la composition élémentaire) fait également partie de la réglementation existante et il est nécessaire de comprendre leurs origines, leur comportement, leur devenir et leurs impacts dans l'environnement (c'est-à-dire les effets sur la santé et le climat). Des méthodes validées pour la détermination des principaux composants des PM sont nécessaires ainsi que des procédures fiables pour les instruments standard tels que les spectromètres de taille de particules à mobilité (MPSS) et les compteurs de particules de condensation (CPC). Les techniques modernes d'analyse par rayons X ont le potentiel de permettre l'analyse chimique quantitative des particules en suspension dans l'air directement à leurs sources d'émission. Par conséquent, les nouvelles techniques de rayons X traçables SI sont un desideratum de développement.

Les procédures développées dans le cadre du projet européen AEROMET décrivent un ensemble de tests qui pourraient être utilisés pour démontrer l'équivalence des instruments PM automatiques avec la méthode de référence, ou pour les étalonner de façon routinière. Les éléments essentiels de la procédure ont été démontrés expérimentalement. De plus, l'incertitude élargie dans la détermination de la concentration massique de PM de référence reste bien inférieure à 15 %.

Par ailleurs, des techniques mobiles de spectroscopie à réflexion totale de rayons X combinées à des techniques d'échantillonnage de particules à fractionnement de taille ont été utilisées avec succès pour quantifier les compositions de particules élémentaires sur le terrain pour une analyse en temps réel. Des analyses ICP-MS et TXRF basées sur la SR physiquement traçables ont été utilisées pour l'analyse complémentaire des échantillons de terrain à des fins de validation.

IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS

  • Contribution dans des comités de normalisation européens et internationaux
  • Lancement d’activités de développement d’instrumentations pour plusieurs parties prenantes
  • Les résultats du projet fourniront des améliorations méthodologiques et des innovations pertinentes dans la surveillance des aérosols ambiants afin de surmonter les lacunes existantes dans l'analyse des PM

Partenaires

  • PTB (Leader)
  • BAM,
  • CMI,
  • DFM,
  • INRIM,
  • LNE,
  • NILU,
  • NPL,
  • CIEMAT,
  • DTI,
  • FORCE,
  • IJS,
  • IRSN,
  • LUND,
  • MTA-EK,
  • NTUA,
  • PMO,
  • TROPOS,
  • UNICAS,
  • BRUKER NANO
  • METAS,

Site web du projet

La mesure du carbone suie dans l’air ambiant est important à la fois pour son rôle dans le changement climatique et pour la quantification des produits de combustion associés aux effets sur la santé. Bien qu'il s'agisse conceptuellement d'une simple mesure des propriétés d'absorption de la lumière des particules en suspension dans l'air, le mesurande n'a actuellement pas de traçabilité au SI, ce qui engendre des conséquences sur la comparabilité et l'interprétation des données.

OBJECTIFS

Apporter la traçabilité au SI des mesures de carbone suie pour améliorer leur exactitude

Établir un ensemble de paramètres physiques bien définis, (coefficients d'absorption de la lumière des aérosols, coefficients d'absorption massique, etc) qui peuvent être utilisés pour quantifier les concentrations massiques de carbone suie avec traçabilité aux étalons primaires

Développer et caractériser des matériaux de référence standard de carbone suie (MRS), représentatifs des aérosols atmosphériques, ainsi que des méthodes pour les utiliser pour étalonner les moniteurs de carbone suie sur le terrain

Développer une méthode primaire traçable pour déterminer les coefficients d'absorption à des longueurs d'onde spécifiques qui doivent être définies dans l'intérêt des utilisateurs

Développer un étalon de transfert validé pour l'étalonnage traçable des photomètres à absorption établis tels que les photomètres à absorption à angles multiples, les aethalomètres et les photomètres à absorption

Faciliter l'adoption de la technologie et de l'infrastructure de mesure développées dans le projet par les organismes d'élaboration de normes (CEN, ISO) et les utilisateurs finaux tels que l'Agence de protection de l'environnement (EPA), l'Agence européenne pour l'environnement (AEE), l'Organisation météorologique mondiale-Global Atmosphere) Watch (WMO-GAW), ACTRIS (Réseau d'infrastructures de recherche sur les aérosols, les nuages ​​et les gaz traces)

RESUME ET RESULTATS

Les aérosols qualifiés de carbone suie intéressent la communauté scientifique et les décideurs politiques depuis le début du XXe siècle en raison de leur rôle dans le changement climatique et de leurs effets sur la santé. Le carbone suie a été identifié comme le deuxième agent de forçage climatique le plus important après le CO2. De plus, les études sur les effets à court terme sur la santé suggèrent que le carbone suie est un meilleur indicateur de substances particulaires nocives provenant de sources de combustion que la concentration massique de PM. Les sources dominantes ont cependant changé au fil des décennies, allant de la combustion domestique et industrielle du charbon vers les émissions de combustion liées aux véhicules, avec des contributions plus récentes de la combustion du bois.

Ces aérosols ont été largement caractérisés par diverses méthodes optiques depuis le début du XXe siècle étant donné la simplicité de fonctionnement des instruments basés sur ces méthodes. Néanmoins, la traçabilité de ces mesures est entravée par le fait que les instruments déterminent l'absorption des particules collectées sur un filtre fibreux. Bien que la mesure d'absorption optique elle-même puisse être effectuée avec précision, la présence du filtre a un effet important en raison de la diffusion interne à l'intérieur du filtre qui peut augmenter l'absorption d'un facteur 5 et donc biaiser les mesures. Ces effets sont actuellement traités avec des facteurs de correction implémentés dans les instruments.

C'est la nécessité de remplacer ces facteurs de correction par des facteurs d'étalonnage correctement déterminés qui ont été au cœur du projet européen intitulé Black Carbon. Ces facteurs de correction sont souvent intégrés dans le coefficient d'absorption massique utilisé pour convertir le coefficient d'absorption de la lumière en une concentration massique particulaire. Mais, l'absence de cadre métrologique, voire de cadre normatif pour le carbone suie a été mise en évidence en 2013 par l'Agence européenne pour l'environnement (AEE) ainsi que par le BIPM-GAWG Particulate Workshop en avril 2015 sachant que différents types d'instrument de mesure donnent des résultats pouvant varier jusqu'à 30% et qu’aucune procédure n’existe pour fournir une traçabilité nécessaire à des résultats justes.

Durant le projet, les propriétés physiques des aérosols pertinentes pour les mesures du carbone suie ont été clairement définies, de manière à clarifier comment la traçabilité au SI peut être établie. Des matériaux de référence ainsi qu'une méthode pour leur introduction contrôlée en laboratoire ont été développés. Le projet a également permis de travailler sur une méthode primaire traçable pour déterminer les coefficients d'absorption des aérosols. Ce procédé de laboratoire, traçable au SI et bien caractérisé doit permettre de déterminer les coefficients d'absorption des aérosols à des longueurs d'onde spécifiques.

Le LNE a été impliqué sur les travaux liés au développement de matériaux de référence de par l’implication de trois générateurs d’aérosols candidats. Deux premiers générateurs étaient associés à la nébulisation d’aérosols à partir de suspensions de graphite colloïdal et de billes de polystyrène latex noires. Le troisième mettait en œuvre deux électrodes de graphite entre lesquelles une décharge électrique pulsée permet la désorption de particules de carbone avant leur transport dans un gaz vecteur. Puis une comparaison interlaboratoires a été organisée afin de comparer les différentes solutions techniques proposées par les partenaires du projet.

IMPACTS SCIENTIFIQUES ET INDUSTRIELS

  • Etablissement d'un comité des parties prenantes
  • Avantage aux fabricants européens d'instruments liés au carbone suie, qui auront un accès rapide à des installations d'étalonnage traçables pour leurs instruments actuels, et qui utiliseront également ces installations pour développer des conceptions innovantes plus rapidement
  • Amélioration de l’exactitude et de la comparabilité des mesures de carbone suie dans les réseaux de surveillance des aérosols à travers l'Europe, grâce au développement de matériaux de référence pour le carbone suie, des installations nationales primaires et des mécanismes d'étalonnage traçables
  • Les résultats du projet devraient servir de base à de nouvelles normes documentaires pour la surveillance du carbone suie par des organisations européennes et internationales d'élaboration de normes comme le CEN et l'ISO
  • Potentiellement, législation révisée sur la qualité de l'air, basée sur le carbone suie, pour laquelle des méthodes de mesure fiables sont disponibles
  • Mesures améliorées utilisées directement dans les projets de mesures d'aérosols atmosphériques au sein de l'UE, affinant les modèles de changement climatique et les propositions d'atténuation, et permettant d’améliorer la qualité des conclusions des études de cohorte sur la santé qui examinent les effets sanitaires de la pollution atmosphérique

PUBLICATIONS

M. Gini, P. Fetfatzis, E. Diapouli, S. Vratolis, E. Asmi, J. Backman, T. Müller, M. Gysel-Beer, K. Vasilatou, M. Ess, F. Gaie-Levrel, K. Ciupek, J. Saturno, A. Nowak, A. Wiedensholer, P. Quincey, K. Eleftheriadis, Overview of the winter black carbon campaign in Athens, European Aerosol Conference (EAC2020), Online - Hosted by GAeF Gesellschaft für Aersosolforschung e.V., 31 août – 4 septembre 2020.

 

B. Romshoo, T. Müller, A. Nowak, J. Saturno, P. Quincey, K. Ciupek, K. Vasilatou, M. Ess, K. Eleftheriadis, M. Gini, F. Gaie-Levrel, A. Wiedensohler, Laboratory generated soot: Application for optical modelling at various stages of ageing, European Aerosol Conference (EAC2020), Online - Hosted by GAeF Gesellschaft für Aersosolforschung e.V., 31 août – 4 septembre 2020.

PARTENAIRES

  • NPL (Royaume-Uni)
  • IL (Finlande)
  • PTB (Allemagne)
  • NCSR DEMOKRITOS (Grèce)
  • TROPOS (Allemagne)
  • FHNW (Suisse)
  • METAS (Suisse)
  • PSI (Suisse)

Objectifs

Réalisation et qualification de la liaison optique guidée entre le monochromateur et le radiomètre à étalonner, pour des mesures entre 200 nm et 2 450 nm, dans un environnement spatial.

Résumé et premiers résultats

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Le projet européen, coordonné par le NPL, a pour objectif d’initier un centre européen virtuel d’observation du climat et de la Terre depuis l’espace, en rassemblant non seulement les spécialistes des mesures (capteurs et traçabilité) mais aussi les spécialistes de la météorologie, et de réaliser un laboratoire de mesure en orbite qui permettrait d’effectuer des mesures avec les mêmes incertitudes que celles obtenues en laboratoire.

Les travaux sont répartis entre 12 partenaires et sont organisés en 4 lots de tâches techniques :

  1.  Étalonnages des instruments avant embarquement ;
  2. Développement de références pour l’étalonnage à bord ;
  3. Mesures à bord pour assurer la traçabilité des instruments ;
  4. Mise en œuvre d’un laboratoire dans l’espace pour les mesures de données sur le climat.

Le projet a débuté le 1er octobre 2011 pour une durée de 3 ans. Le LCM est impliqué dans le lot de tâches techniques n° 4 pour le développement de la liaison par fibre optique entre le monochromateur et le radiomètre à étalonner pour des mesures entre 200 nm et 2 450 nm.

Les différents faisceaux de fibres ont été définis suivant le cahier des charges fournit par le NPL dont les principales caractéristiques sont : un taux de transmission de 70 % au minimum, une couverture totale du spectre solaire (200 nm – 2 450 nm), une compatibilité avec l’environnement spatial et des pertes induites par le déplacement des faisceaux (déplacement de 30 cm) entre le radiomètre cryogénique (CSAR) et le radiomètre de mesure (PTR) inférieures à 0,05 %.

Le choix du type de fibre a été fait. Il y aura 2 types de faisceaux : UV/visible de 200 nm à 1 000 nm et visible/IR de 1 000 nm à 2 500 nm. Les premiers faisceaux ont été livrés et testés en 2013 : contrôle optique de l’état de surface des extrémités, vérification de l’arrangement des fibres à l’intérieur du faisceau et mesure de la transmission du faisceau de fibres, puis test de la stabilité mécanique des faisceaux de fibres.

En conclusion, les premiers faisceaux réalisés et testés en 2013 ne sont pas assez performants. La raison principale est le mauvais positionnement des fibres dans le faisceau. Ce mauvais positionnement induit une transmission optique trop faible. Une autre proposition a permis d’augmenter d’environ 25 % le nombre de fibres dans chaque faisceau et de modifier l’arrangement des fibres afin de minimiser les espaces vides. Les caractéristiques de transmission du faisceau de fibres répondent finalement au cahier des charges exigé pour ce projet européen. Le faisceau a donc été transmis au NPL en septembre 2014 pour une qualification plus complète après intégration dans le système de mesure radiométrique destiné aux mesures dans l’espace.

Impacts scientifiques et industriels

  • Disposer de mesures traçables des rayonnements optiques réalisées vers la Terre depuis l’espace afin de donner confiance aux mesures réalisées et du crédit aux analyses des résultats obtenus ;
  • Réaliser des mesures radiométriques dans l’espace avec des incertitudes aussi faibles que celles réalisées en laboratoire.

Publications et communications

ETIENNE R. et DUBARD J., “Emrp-env04: traceable radiometry for remote measurement of climate parameters”, 16e congrès international de métrologie, Paris, France, 7-10 octobre 2013, DOI: 10.1051/metrology/201314009.

Partenaires

Partenaires du JRP-ENV04 :

  • NPL (United Kingdom),
  • Aalto (Finland),
  • INRIM (Italy),
  • JRC (Commission européenne),
  • LNE (France),
  • Mikes (Finland),
  • PTB (Germany),
  • SFI Davos (Switzerland),
  • BUW (Germany),
  • DLR (Germany),
  • FGI (Finland),
  • FZJ (Germany).

Les objectifs de l'étude étaient d'établir des références nationales dans le domaine des mesures d'activité pour l'environnement pour assurer la traçabilité métrologique des mesures effectuées par les laboratoires spécialisés du domaine. Ceci passe par la définition de procédures pour la préparation de matériaux de référence d'une part puis  leur production.

Objectifs

Établir des références nationales dans le domaine des mesures d'activité pour l'environnement pour assurer la traçabilité métrologique des mesures effectuées par les laboratoires spécialisés du domaine.

Élaborer des méthodes de préparation et de mesures de lots homogènes de matrices environnementales de faibles activités, destinées à la réalisation de tests inter-laboratoires. Ces tests permettront le raccordement de l’IRSN et des laboratoires de mesure de la radioactivité environnementale aux références nationales.

Produire des matériaux de référence traçables, de densité et de composition proches des échantillons usuellement prélevés pour le suivi de la radioactivité environnementale, afin de permettre aux laboratoires d’étalonner leur instrumentation ou de tester leur capacité de mesure par le biais de tests inter-laboratoires.

Résumé et premiers résultats

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Equipements pour le traitements de matrices environnementales destinées à des mesures de radioactivité

Depuis le début du projet en janvier 2009, les activités du LNE-LNHB en matière de mesures environnementales (bas niveau) sur des matrices variées se sont considérablement développées.

Fin 2009, l’équipement et l’aménagement des locaux dédiés à ce projet avaient déjà été réalisés. En parallèle, le LNE-LNHB a participé à 4 comparaisons internationales sur des matrices environnementales. Deux d’entre elles ont fait l’objet de publications. Dès 2010, des études sur la mesure des radionucléides dans des matrices réelles, complexes par rapport aux milieux habituels d’étude au LNE-LNHB ont débuté sur des matrices liquides et solides. Devant la diversité des matrices environnementales possibles (matrice d’origine minérale, végétale ou animale), il est évident que ce volet de l’étude est à poursuivre afin de s’adapter au mieux aux spécificités des matrices rencontrées (baies, herbe, terre végétale, etc.).

En 2012, la préparation de matrices environnementales marquées a débuté. Le processus de marquage à l’aide d’un évaporateur rotatif a permis d’obtenir des résultats très intéressants puisque les rendements de marquage sont proches de 100 %. Après vérification systématique, ce point ouvre la perspective de la diminution du nombre de mesures nécessaires à l’établissement des valeurs de référence. A bas niveau, les temps de comptage étant considérables, il s’agit d’une possibilité très intéressante.

Six tests inter-laboratoires de faible niveau d’activité ont été organisés sur la période de l’étude. Selon les types de mesures, les résultats des participants ne sont pas toujours optimaux, ce qui confirme la difficulté des mesures à proximité des limites de détection. Toutefois, les résultats soumis par les participants montrent une meilleure prise en compte des sources d’incertitudes même si leur quantification est encore à améliorer. Le test organisé sur la matrice végétale marquée a quant à lui montré des résultats très satisfaisants.

Le LNE-LNHB s’est également impliqué dans trois projets européens sur des thématiques voisines de celles développées dans le cadre de ce projet.

La formalisation de l’ensemble des étapes de l’organisation des tests inter-laboratoires du LNE-LNHB a été rédigée (de la mesure des solutions mères au suivi des échantillons, en passant par le traitement des résultats des participants) en vue de l'accréditation du laboratoire pour le domaine des comparaisons inter-laboratoires selon la norme NF EN ISO/CEI 17043. Cette dernière a, depuis, été obtenue.

Impacts scientifiques et industriels

Le LNE-LNHB doit poursuivre la préparation/production de diverses matrices environnementales, de densité et de composition proches des échantillons usuellement prélevés pour le suivi de la radioactivité environnementale, afin de permettre aux laboratoires de tester leur capacité de.

Au niveau européen, lors des divers appels à projet qui ont eu lieu pendant la durée de ce projet, le LNE-LNHB s’est attaché à proposer, en collaboration avec ses homologues européens, des actions conjointes en lien avec l’amélioration de la traçabilité des mesures.

Publications et communications

IAEA-CU-2009-03] IAEA report : World Wide Proficiency Test: Determination of Natural and Artificial Radionuclides in Moss-Soil and Water, IAEA Analytical Quality in Nuclear Applications Series No. 22.

WATJEN U., ALTZITZOGLOU T., CECCATELLI A., DIKMEN H., EMTEBORG H., FERREUX L., FRECHOU C., LA ROSA J., LUCA A., MORENO Y., OROPESA P., PIERRE S., SCHMIEDEL M., SPASOVA Y., SZANTO Z., SZUCS L., WERSHOFEN H. ET YUCEL U., “Results of an international comparison for the determination of radionuclide activity in bilberry material”, Applied Radiation and Isotopes, 70, 2012, 1843-1849.

LOURENÇO V., FERREUX L., LACOUR D., LE GARRÉRÈS I., MORELLI S., Preparation of spiked grass for use as an environmental radioactivity reference material”, International Conference on Radionuclide Metrology and its Applications (ICRM 2013), Anvers, Belgique, 17–24 juin 2013.

LOURENÇO V., LACOUR D., LE GARRÉRÈS I., MORELLI S. ET FERREUX L., « Preparation of spiked grass for use as environmental radioactivity calibration standard », EuCheMS International Conference on Nuclear and Radiochemistry (NRC-8) , Como, Italy, 16-21 September 2012.

LOURENÇO V., “The inter-laboratory comparison exercises on radioactivity measurements organized by the LNHB”, Séminaire des 50 ans de la CETAMA, Marcoule, France, 23-26 mai 2011.

LOURENÇO V., « Traçabilité des mesures environnementales de radioactivité : réalisation et mesure d’une matrice végétale marquée », Journées SFRP : Les techniques de mesure en radioprotection et les défis rencontrés dans les milieux industriel et médical, Paris, France, 19–20 novembre 2013.

Partenaires

Collaborations avec nos pairs des laboratoires de métrologie européens dans le cadre des projets EMRP et EMPIR.

Le projet européen, coordonné par le SFI-Davos (Suisse), a pour objectif le développement de méthodes de mesure de l’éclairement spectral solaire direct, diffus et global entre 290 nm et 400 nm avec une incertitude de 1 % à 2 % et de nouveaux instruments de mesure rapide de l’éclairement spectral (spectroradiomètres UV à TF) pour prendre en compte les variations rapides des conditions atmosphériques (durée de la mesure inférieure à 10 s et répétition inférieure à 1 min).

Objectifs

Amélioration des mesures du rayonnement UV du spectre solaire arrivant au sol ;

Estimation des incertitudes des spectroradiomètres à matrice ;

Développement d’un spectroradiomètre à barrette de photodiodes optimisé pour la mesure du spectre entre 290 nm et 400 nm et avec une minimisation de la lumière parasite.

Résumé et Premiers Résultats

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Les travaux sont répartis entre 11 partenaires et sont organisés en 4 lots de tâches techniques :

  1. Réduire la chaîne de traçabilité des mesures d’éclairement spectrique pour le spectre solaire UV afin de réduire les incertitudes de mesure avec les spectroradiomètres ;
  2. Améliorer les techniques de caractérisation du rayonnement solaire avec des spectroradiomètres à matrice ;
  3. Améliorer le spectroradiomètre portable de référence UV « QASUME » ;
  4. Étude de nouvelles technologies utilisables pour améliorer les incertitudes de mesure.

Le projet a débuté le 1er août 2011 pour une durée de 3 ans. Le LCM est impliqué dans les lots 2 et 4 pour l’estimation des incertitudes des spectroradiomètres à matrice et le développement d’un spectroradiomètre à barrette de photodiodes optimisé pour la mesure du spectre entre 290 nm et 400 nm et avec une minimisation de la lumière parasite.

Les causes d’incertitudes sur les mesures réalisées avec des spectroradiomètres à matrice ont été inventoriées et présentées aux partenaires du projet en 2012. En 2013, un logiciel a été réalisé sous MATLAB pour évaluer les incertitudes de mesure du rayonnement solaire selon la méthode de Monte-Carlo et le guide d’utilisation a été rédigé. La donnée de sortie est la fonction de distribution de probabilité (Probability Distribution Function, PDF) de l’éclairement solaire à quelques longueurs d’onde à partir de laquelle on peut déterminer l’éclairement solaire et l’incertitude associée correspondant respectivement à la valeur moyenne et l’écart type de la distribution PDF.

Le développement d’un spectroradiomètre à barrette de photodiodes optimisé pour la mesure du spectre entre 290 nm et 400 nm et avec une minimisation de la lumière parasite s’effectue en collaboration avec Jobin Yvon. Le spectroradiomètre a été caractérisé concernant la lumière parasite et le caisson thermalisé a été testé du point de vue mécanique et thermique. Pour réduire le taux de lumière parasite le LCM propose de présélectionner des bandes spectrales à l’aide de filtres spécifiques. Les optiques d’entrée incluant les filtres et les obturateurs ont été réalisés. Le spectroradiomètre est de type VS140 de chez Jobin Yvon. Le principe du spectroradiomètre modifié est indiqué sur la figure 1.

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ENV-RO-01_Fig2
Schéma de principe du spectroradiomètre

 

Différentes configurations de filtres (épaisseur et type de filtre) ont été caractérisées du point de vue de la transmission. Puis des mesures ont été faites pour évaluer l’influence de la lumière parasite sur l’ensemble du système modifié.

 

Site du projet:

http://projects.pmodwrc.ch/env03/

Impacts scientifiques et industriels

Amélioration de la fiabilité des mesures (traçabilité et incertitudes) du rayonnement UV dont les valeurs entrent dans de nombreux modèles de prédictions et des programmes de prévention (climat, environnement, santé).

Publications et communications

DUBARD J. et  ETIENNE R., “Monte Carlo uncertainty evaluation of UV solar spectral irradiance measurements using array spectroradiometer”, 7th Workshop on Ultraviolet radiation measurements (UVNET), Davos, Suisse, 27-28 août 2013.

DUBARD J., VALIN T., ETIENNE R. et EBRARD G., “EMRP-ENV03: Traceability for surface  spectral solar ultraviolet radiation”, 16e Congrès International de Métrologie, Paris, France, 7-10 octobre 2013, DOI: 10.1051/METROLOGY/201318001.

Partenaires

Partenaires du JRP-ENV03 :

  • SFI Davos (Switzerland),
  • EJPD/METAS (Switzerland),
  • PTB (Germany),
  • VSL (Netherlands),
  • CMI (Czech Republic),
  • LNE (France),
  • INRIM (Italy),
  • Aalto (Finland),
  • CMS (Austria),
  • Kipp&Zonen (Netherlands),
  • IMU (Austria).

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). En Europe, cette déclaration de la puissance est souvent imposée par la réglementation.

Objectifs

Développer une source de référence primaire permettant de disséminer l’unité de puissance acoustique

Résumé et premiers résultats

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Exemple de source sonore de référence utilisée au LNE
Exemple de source sonore de référence

La détermination expérimentale de la puissance est basée sur des mesures de pression acoustique sur des microphones. La puissance acoustique est ensuite évaluée par calcul, sous diverses hypothèses et conditions imparfaitement respectées. L'objectif de ce projet est de développer et caractériser une source sonore étalon primaire puis de la disséminer via des étalons de transfert que deviendront les sources sonores de référence actuellement utilisées.

Source sonore étalon primaire

L’objectif de cette partie est 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 est 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.

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"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

Impacts scientifiques et industriels

  • Mise en œuvre d’une chaîne de traçabilité des mesures de puissances acoustique
  • Rédaction de documents de référence pour l’étalonnage et la mesure de la puissance acoustique
  • Transfert de connaissances via des projets de normes ISO

Publications et communications

CELLARD P., ANDERSSON H., BREZAS S. et WITTSTOCK V., “Automatic sound field sampling mechanisms to disseminate the unit watt in airborne sound”, Proceedings of the INTER-NOISE 2016, 45th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering,  Towards a Quieter Future, Hambourg, Allemagne, 21 – 24 août 2016, 6757-6761.

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”,In: Proceedings of the INTER-NOISE 2016, 45th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering,  Towards a Quieter Future, Hambourg, Allemagne, 21 – 24 août 2016,  6762-6770.

Partenaires

Laboratoires nationaux de métrologie :

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

Depuis quelques années, l'émergence d'un besoin de mesures acoustiques fiables dans le domaine infrasonore se fait ressentir. Ce besoin a été renforcé par le développement du parc éolien ou encore, par le développement d’un réseau de capteurs infrasonores répartis sur le globe dans le but de détecter des phénomènes naturels ou d’origine humaine, en particulier les explosions nucléaires (réseau de surveillance mondial initié par l’organisation du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires).

Objectifs

Développement d’une méthode d’étalonnage des microphones dans les infrasons (depuis une fraction de Hz jusqu’à 20 Hz)

Résumé et premiers résultats

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Microbaromètre MB2000 développé par le CEA
Microbaromètre MB2000 développé par le CEA

L’impact acoustique des activités humaines courantes, tel que le transport, routier commence à être examiné sérieusement dans la gamme de fréquence des infrasons. Sur le plan physiologique, en dessous de 20 Hz, la sensibilité de l’oreille humaine décroît très rapidement à mesure que la fréquence diminue. Pour autant, il est avéré que l’oreille humaine est capable de percevoir les sons dès quelques Hz, si tant est que leur intensité soit suffisamment élevée. Bien qu’il n’y ait pas encore de preuves tangibles d’effets physiologiques ou psychologiques des infrasons, plusieurs troubles comme la fatigue, des symptômes dépressifs ou anxieux, de l’irritabilité, des maux de tête, des troubles de la vigilance ou de l’équilibre et des nausées ont été décrits. Certaines de ces réactions pourraient être dues à la mise en vibration de l’oreille interne mais aussi de certains organes digestifs, cardio-vasculaires, respiratoires ou bien des globes oculaires.

Le besoin métrologique dans ce domaine commence à être considéré sérieusement par les instances nationales et internationales. La mise en place d'un groupe de travail au sein du S30J de l'Afnor en 2009 ainsi que l'organisation d'une comparaison clé sur ce domaine par le BIPM (CCAUV-A-K2 publié en 2009) confirment l’importance croissante des infrasons. Néanmoins, malgré ces études des avancés aussi bien technique que théorique sont encore nécessaires pour arriver à une fiabilité des mesures acoustiques dans le domaine des infrasons.

Le LNE a entrepris la réalisation d’un pistonphone laser. Ce type d’instrument permet, en mesurant le mouvement d’un piston dans une cavité au moyen d’un laser, de déterminer la pression en connaissant simplement l’impédance acoustique de cette cavité. L’intérêt sera d’obtenir des niveaux plus élevés que par la méthode de la réciprocité et par conséquent un meilleur rapport signal/bruit. Le système sera basé sur le principe développé par le département métrologie des pressions statiques du LNE pour la réalisation du fluxmètre gazeux de référence.

Impacts scientifiques et industriels

  • Meilleure fiabilité des mesures acoustiques dans le domaine des infrasons
  • Ce projet permettra en particulier d’apporter la traçabilité nécessaire au raccordement des microbaromètres de la série MB2000 développés par le CEA et reconnus par la communauté scientifique pour leur robustesse et leur fiabilité

Partenaires

  • CEA DAM,
  • Université du Maine

Ce projet européen vise à améliorer la traçabilité métrologique pour la mesure des principales variables climatiques essentielles (VCE) définies par le Système d'observation global du climat (GCOS, Global Climate Observing System). Cela permettra de répondre aux besoins d’amélioration d’exactitude dans les mesures de paramètres environnementaux et d’aider les climatologues dans la mise en place de modèles fiables concernant le changement climatique.

Objectifs

Améliorer la traçabilité métrologique pour la mesure des principales variables climatiques essentielles définies par le Système d'observation global du climat

Résumé et premiers résultats

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Vue d'un résonateur microonde quasi-sphérique pour la mesure d'humidité
Résonateur microonde

Le projet est structuré en trois lots de tâches, chacun couvrant un domaine d’observation différent : l’air, les océans et le sol. Les VCE considérées sont : la vapeur d'eau dans l'atmosphère, la température dans les océans, la salinité, la température de l’air, le niveau de précipitation, la mesure de l’albédo, la température de pergélisol et l'humidité du sol. Les laboratoires du réseau national de la métrologie française interviennent dans les travaux pour améliorer : la traçabilité de la mesure de certaines variables essentielles climatique océaniques (température, salinité), et les mesures d’humidité dans la haute atmosphère.

 

Mesures dans l’air

Conception et réalisation d’un dispositif expérimental pour étudier le facteur d’augmentation dans des conditions proches de celles rencontrées dans l’atmosphère et la haute atmosphère

Le facteur d’augmentation de la pression de vapeur saturante (noté f) intervient dans plusieurs modélisations utilisées pour les mesures d’humidité. La plupart des données expérimentales permettant de le calculer, datent au mieux des années 1970, et concernent des plages de température et de pression trop limitées pour les applications en climatologie.

Le LNE-CETIAT a développé un banc permettant de faire des mesures du facteur d’augmentation. Le principe consiste à générer un air humide dont le rapport de mélange est connu (à partir d’air sec et d’eau pure), et à injecter cet air humide dans une enceinte dont la pression est contrôlée et la température de rosée/gelée mesurée. La connaissance de ces différentes grandeurs permet de calculer le facteur d’augmentation.

Le banc  développé  permet  de  générer  un air humide sur une gamme de température allant de –60 °C à –30 °C et une gamme de pression allant de 40 kPa à 100 kPa. Les mesures du facteur d’augmentation ont été présentées au Congrès international de métrologie de 2017 et sont soumises pour publication

 

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Aperçu de la supervision du banc sur laquelle on distingue les systèmes d’injection d’eau et d’air sec dans un évaporateur avant que le gaz soit acheminé vers une enceinte, et, exemple de paliers d’humidité générés pour une pression donnée.
Aperçu de la supervision du banc (à gauche) et exemple de paliers d'humidité (à droite)

 

Développement d’un dispositif de génération d’humidité permettant le changement rapide d’humidité dans des conditions proches de celles rencontrées dans la basse atmosphère

Les travaux visent à mieux connaître la réponse des hygromètres dans les conditions d’utilisation, il s’agit d’un besoin très vaste en hygrométrie qui n’est pas seulement limité à la climatologie et concerne aussi les mesures industrielles. Le CETIAT a mis en œuvre un banc permettant de générer des échelons d’humidité croissants ou décroissants pour différentes températures. Le principe de fonctionnement du banc consiste à exposer l’instrument de mesure en essai à un débit d’air humide et un débit d’air sec. L’échelon d’humidité est généré en faisant varier brusquement la valeur du débit d’air humide et la valeur du débit d’air sec tout en maintenant la valeur de la somme des débits constante. L’hygromètre dont on veut déterminer les performances est placé dans une chambre d’essai qui est elle-même placée dans une enceinte thermostatée pour imposer la température de l’essai. Le CETIAT a utilisé un hygromètre développé par la PTB (DE) utilisant des techniques spectroscopiques fournissant une référence pour la détermination du temps de réponse des instruments en essais.

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Vue du système d’injection de l’air humide et de l’air sec en amont de l’enceinte thermostatée, et, vue de l’enceinte avec une chambre d’essai à l’intérieur et un hygromètre à condensation en sortie d’enceinte
Vue du système d'injection de l'air humide et de l'air sec (à gauche) et vue de l'enceinte avec une chambre d'essai (à droite)

 

Développement de capteurs d'humidité traçables basés sur des résonateurs microondes avec un temps de réponse faible et de taille réduite

Dans le cadre d’un précédent projet européen, le LNE-LCM/Cnam a conçu un nouveau type d’hygromètre basé sur deux résonateurs micro-ondes. Le principe de cet hygromètre consiste à mesurer les fréquences de résonance de deux résonateurs identiques, l’un remplit de gaz sec et l’autre du même gaz humide. L’humidité est déduite de la différence entre les deux fréquences de résonance.

Un premier prototype d’hygromètre micro-onde (résonateurs de 200 cm3) a été développé. Il fonctionne entre –50 °C et 10 °C (température du point de gel) et de –20 °C à 20 °C (température du point de rosée). La plage de mesure s’étend de 3 ppmv (parties par million en volume) à 105 ppmv et l'incertitude de mesure est proche de 1 ppmv.

Cependant, le temps de mesure est d'environ 100 secondes, ce qui est considéré comme trop long. Un second prototype a été réalisé (volume 30 cm3) fonctionnant de –50 °C à 10° C (température du point de gel) et de –20 °C à 20 °C (température du point de rosée). La plage de mesure s’étend de 3 ppmv à 105 ppmv, l'incertitude est proche de 1 ppmv. Les deux hygromètres à micro-ondes ont été comparés avec un hygromètre à miroir refroidi étalonné par le CETIAT. Les résultats ont montré qu'il pourrait s'agir d'un étalon alternatif pour les mesures d'humidité.

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Schéma de principe de l’hygromètre et vue des deux résonateurs en cours de montage
Schéma de principe de l'hygromètre (à gauche) et vue des deux résonateurs en cours de montage (à droite)

 

Mesures dans les océans

Caractérisation de thermomètres océanographiques

Le LNE-LCM/Cnam a modifié un thermomètre à gaz acoustique et le calorimètre associé, afin de pouvoir y insérer et étalonner les thermomètres utilisés pour les mesures au fond des océans de -5 °C à 35 °C, avec une incertitude d'étalonnage inférieure à 0,5 mK. Auparavant, les meilleures incertitudes d'étalonnage réalisables avec thermomètres océaniques de haute qualité étaient proches de 2 mK. Elles pourraient être encore réduites de manière à atteindre l'incertitude globale de 2 mK sur les mesures de température océanique en profondeur, ce qui est la valeur requise par le World Ocean Circulation Experiment (WOCE) Hydrographic Program9. Pour aller plus loin vers cet objectif, il restera cependant à évaluer l'adéquation des thermomètres pour les mesures en profondeurs dans les océans avec une telle incertitude.

                                                      

Caractérisation métrologique de salinomètres de nouvelle génération

Dans le cadre du JRP ENV58 MeteoMet2, le LNE-LCM/Cnam s’est impliqué dans la caractérisation métrologique d’un nouveau type de salinomètre, nommé NOSS, basé sur la mesure de l’indice de réfraction de l’eau, développé par un consortium de recherche français (Télécom Bretagne, Ifremer, SHOM, NKE Instrumentation), dont la commercialisation est confiée à l’entreprise française NKE Instrumentation. Le point innovant de ce capteur est sa capacité de mesurer in-situ la masse volumique de l’eau de mer, alors que les salinomètres actuels utilisés in-situ ne mesurent que la conductivité électrique de l’eau, la reliant à la masse volumique par des relations empiriques et dont la traçabilité au SI ne peut être établie. Cet instrument a été caractérisé métrologiquement afin d’aider à son déploiement commercial.

 

Site du projet :

http://www.meteomet.org/

Impacts scientifiques et industriels

  • Impact général du projet : améliorer la qualité des données climatiques.
  • Impacts par grandeurs : maîtrise de l’humidité en régime transitoire, maîtrise de la mesure de température à haute pression, maîtrise de la mesure de salinité, etc.

Publications et communications

SPARASCI F., JOUIN D., DEUZÉ T., BORDEREAU J., COEUR-JOLY G., SOURGEN D. et HERTZOG A., “Submillimetre thermistors for balloon-borne applications up to lower stratosphere: preliminary characterization with 0.02K uncertainty”, Meteorol. Appl. , 2015, DOI: 10.1002/met.1504

MERLONE A. et al., “The MeteoMet project – metrology for meteorology: challenges and results”, Meteorol. Appl., 22, S1, 2015, 820-829, DOI: 10.1002/met.1528

MERLONE A. et al., “The MeteoMet2 project – Highlights and results”, Meas. Sci. Technol., 2017, DOI: 10.1088/1361-6501/aa99fc

SPARASCI F., “Calorimetric techniques for the calibration of environmental sensors: application to thermistors and salinometers”, Arctic Metrology Workshop, 23 Avril 2015, Turin, Italie

CAPELLA A., PITRE L., SPARASCI F. et GEORGIN E., “Differential Microwave Hygrometer with Quasi-Spherical Resonators for Accurate Humidity Measurements on a Wide Range, 9th Symposium on thermophysical properties”, Boulder USA, juin 2015

KLEIN A. et al., “Detection techniques for online and on-site monitoring of essential climate variables in the upper atmosphere”, International Workshop on Metrology for Meteorology and Climate MMC 2014, Brdo, Slovenia, septembre 2014

CAPELLA A. et al., “Differential quasi-spherical resonant cavity hygrometer for atmospheric moisture”, International Workshop on Metrology for Meteorology and Climate MMC 2014, Brdo, Slovenia, septembre 2014

GARCÍA IZQUIERDO C. et al., “Metrology for terrestrial and surface ECVs involved in METEOMET2”, International Workshop on Metrology for Meteorology and Climate MMC 2014, Brdo, Slovenia, septembre 2014

SPARASCI F. et al., “Novel methods, instruments and measurements for climate parameters: achievements in JRP METEOMET”, International Workshop on Metrology for Meteorology and Climate MMC 2014, Brdo, Slovenia, septembre 2014

SPARASCI F., “Novel environmental sensors: improving measurements in the arctic”, Arctic Circle Assembly, 15-18 Octobre 2015, Reykjavik, Islande

NICOLA CHIODO, ANDREA CAPPELLA, LAURENT PITRE, FERNANDO SPARASCI, LARA RISEGARI, MARK D.  PLIMMER et ERIC GEORGIN, “Differential microwaves hygrometer for moisture measurements on a wide water vapor concentration range” Tempmeko2016,  Zakopane, Poland, 26 juin - 1er juillet 2016

GARCÍA IZQUIERDO C. et al., “Metrology for terrestrial and surface ECVs”, Tempmeko 2016, Zakopane, Poland, 26 june – 1 july 2016

CHIODO N. et al., "Differential microwaves hygrometer for moisture measurements on a wide water vapor concentration range”, MMC-2016, Madrid, Espagne, 26-29 septembre 2016

GEORGIN E., « Projet : JRP ENV 58 METEOMET, Métrologie & Météorologie : la mesure au service de la prévision », Paris, France, 6 décembre 2016

SPARASCI F., “MeteoMet: Metrology for Essential Climate Variables”, 1st EU Environmental Research Infrastructures – Industry Joint Innovation Partnering Forum, 18-19 May 2017, Grenoble

SPARASCI F., P. Alberto Giuliano Albo, Marc Le Menn, Damien Malardé, “Development of calibration facilities for oceanographic temperature and salinity sensors”, Meteomet week, Turin, Italie, 11- 15 septembre 2017.

CHIODO N. et al., “Differential microwave hygrometer for high precision measurements over a wide humidity range: recent progress”, Meteomet week, Turin, Italie, 11- 15 septembre 2017.

SPARASCI F., co-animation de la table ronde “Métrologie”, Atelier Expérimentation et Instrumentation AEI 2017, Brest, France, 17-19 Octobre 2017

Partenaires

  • INRiM (IT),
  • BEV/PTP (AT),
  • CEM (SP), CETIAT (FR),
  • CMI (CZ), CNAM (FR),
  • CSIC (SP), DTI (DK),
  • IMBiH (BA),
  • MIKES (FI),
  • NPL (UK),
  • PTB (DE),
  • SMD (BE),
  • TUBITAK (TK),
  • UL (SI),
  • VSL (NL),
  • SHOM (FR)