La Linéarité et les Instruments de Pesage

Scientifiques travaillant en laboratoire par ThisIsEngineering

Vous parcourez les documents techniques pour voir si les spécifications d'une balance correspondent à vos besoins, et vous ne cessez de voir le mot "linéarité". Qu'est-ce que la linéarité ? Pourquoi s'y intéresser ? Que signifie-t-elle dans l'industrie du pesage ? Pourquoi y a-t-il des symboles plus et moins ? Nous répondrons à vos questions sur la linéarité et vous aiderons à comprendre pourquoi elle est importante.

Qu'est-Ce Que la Linéarité ?

Nous définissons la linéarité comme la capacité d'une balance à afficher la valeur correcte sur toute la plage de pesage. La linéarité est généralement testée en plaçant des poids connus sur la balance, de presque zéro à la pleine capacité.

Il est dit "linéaire" parce que si vous représentez graphiquement des résultats idéaux, vous devriez obtenir une ligne assez droite. Les signes plus et moins représentent une marge d'erreur admissible. Même les balances les plus précises ne sont pas toujours parfaites, mais selon l'application, une petite marge d'erreur peut être tolérée, car elle n'est pas assez élevée pour entraîner des variations importantes des résultats. Ainsi, dans notre exemple de graphique, vous verrez la ligne droite (indiquant une linéarité parfaite) et deux lignes indiquant le "+" et le "-". Les résultats réels apparaîtront sous la forme d'une courbe en S. Les résultats de la balance sont admissibles tant qu'ils restent dans cette zone acceptable, même s'ils ne sont pas sur la ligne parfaite.

La linéarité affecte non seulement les mesures ultérieures, mais aussi les mesures comportant des différences de poids importantes (par exemple, une balance de laboratoire pesant une petite quantité de poudre, puis un échantillon plus important). Vous voulez vous assurer que lorsque vous tirez parti de la capacité de la balance, la marge d'erreur et la précision de la balance restent constantes, que vous pesiez une petite enveloppe ou un gros paquet lourd. La linéarité garantit que, quelle que soit la quantité de matière mesurée, les résultats seront exacts et précis tant qu'ils resteront dans les limites de la capacité et de la lisibilité.

Exemple de linéarité représentée graphiquement

Linéarité et Sensibilité

En raison de la nature de la linéarité, les erreurs de linéarité peuvent parfois être perçues comme des erreurs de sensibilité. Ceci est particulièrement évident avec les balances de laboratoire, car elles sont très sensibles aux changements les plus infimes et ont de petites capacités. La sensibilité peut être affectée par un large éventail de facteurs tels que les conditions environnementales, les problèmes mécaniques ou électroniques ou même un étalonnage peu fréquent. Elle peut être définie comme la variation de la lecture du résultat par rapport à la variation de la charge. Certaines balances permettent aux utilisateurs d'utiliser des filtres qui ajustent la sensibilité de la balance pour compenser les sujets en mouvement ou les vibrations.

La linéarité, en revanche, n'est pas affectée par l'environnement, mais par les changements de masse entre les échantillons. Bien que vous deviez tenir compte de la sensibilité lorsque vous effectuez des tests de linéarité (pour vous assurer que votre marge d'erreur est due à la performance de la balance et non à des changements de température, par exemple), la linéarité ne concerne pas les facteurs externes et s'applique uniquement à la capacité de la balance à donner des mesures cohérentes lors de la mise à l'échelle des masses. Par exemple, vous pouvez placer un poids de 100 g sur une balance. Même si la balance indique 130g, elle peut être linéaire si vous mettez un poids de 200g et qu'elle indique 230g.

En Quoi la Linéarité Est-Elle Différente de la Répétabilité et de la Reproductibilité ?

La répétabilité est la capacité de l'instrument de pesage à donner chaque fois le même résultat pour le même objet dans les mêmes conditions, tandis que la reproductibilité est la capacité de l'instrument de pesage à donner les mêmes résultats pour le même objet lorsqu'il est mesuré par un utilisateur différent. La linéarité englobe toute la capacité de la balance et garantit la fiabilité des résultats, même lorsque des quantités différentes sont mesurées.

Jeu de Poids de Calibrage

Par exemple, pour tester la répétabilité, vous devez continuer à mesurer la même masse connue pour vous assurer que vous obtenez toujours les mêmes résultats. Pour la reproductibilité, vous devez mesurer l'objet, puis demander à quelqu'un d'autre de mesurer le même objet et vérifier si vos résultats diffèrent. La linéarité est un peu plus complexe. Vous ne testez pas seulement que plusieurs masses connues se situent dans l'écart-type, mais vous vérifiez également que l'écart ne change pas en fonction de la masse. Si votre écart-type est de 0,1 % pour 1 g, il doit être le même pour 1 kg.

Comment Tester la Linéarité ?

C'est un peu comme l'étalonnage d'une balance : vous devez utiliser plusieurs masses d'essai qui se rapprochent de la plage de pesage de l'instrument que vous vérifiez. Les masses doivent être comparables les unes aux autres et se situer dans la plage que vous vérifiez. L'utilisation de poids connus est un moyen facile d'y parvenir, et un jeu de poids d'étalonnage est donc l'outil idéal pour cette tâche. Si vous utilisez des poids inadéquats, vous risquez d'obtenir des données peu fiables. Mesurez chaque masse et enregistrez le résultat avec précision.

Si une plage de pesée spécifique semble donner lieu à plus d'erreurs, vous pouvez effectuer d'autres tests spécifiques à cette plage si nécessaire. Vous pouvez créer un tableau ou tracer les résultats dans Excel (vous pouvez trouver des tutoriels comme celui-ci (en Anglais) si vous n'êtes pas sûr de savoir comment faire). Certaines organisations, notamment les laboratoires, disposent souvent d'un logiciel spécialisé qui peut calculer les résultats. Si c'est le cas, suivez les procédures décrites par votre organisation.

Vous pouvez tracer les résultats à l'aide d'un logiciel, tel que notre programme de collecte de données AdamDU, qui est conçu pour fonctionner avec des balances et peut exporter les résultats vers une grande variété d'applications selon les besoins. Tracez une ligne pour les résultats parfaits, une autre avec les résultats que vous avez obtenus pour les masses correspondantes. Tracez ensuite une ligne pour chacun des écarts types les plus élevés et les plus bas en fonction des spécifications de votre dispositif de pesage.Vos mesures doivent se situer entre ces deux lignes. Si ce n'est pas le cas, vous pouvez calculer la marge d'erreur et trouver où elle apparaît. Par exemple, si vous utilisez une EAB 124e, la linéarité devrait être de 0,0003g. Vérifiez bien les caractéristiques techniques ! Même si les balances ont la même capacité et la même lisibilité, elles peuvent avoir des linéarités différentes selon la marque ou même la gamme.

AdamDU

Que Dois-Je Faire Si la Marge d'Erreur de la Linéarité Est Trop Large ?

Vous devez vous assurer que la balance se trouve dans un endroit approprié, non proche de sources de chaleur, de courants d'air, d'électricité statique et d'autres conditions qui pourraient affecter les lectures. Même si la linéarité n'est pas affectée par des facteurs extérieurs, votre balance peut vous donner des résultats peu fiables interprétés comme une erreur de linéarité en raison de mauvaises conditions.

Nettoyez et calibrez la balance. Si les erreurs persistent et sont reproductibles, vous devrez appeler un technicien pour réparer la balance.

La linéarité est un sujet complexe qui vaut la peine d'être compris pour tirer le meilleur parti de votre balance. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous contacter. Nous sommes à votre disposition. Vous voulez savoir quelle est la linéarité d'un produit Adam ? Consultez nos fiches techniques.

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