Étalonnage et incertitude de mesure (GUM, CISPR)
Guide, étalonnage et incertitude de mesure
Chaque rapport d'essai CEM ou radio se termine par un chiffre suivi d'une incertitude: 47,3 dBuV/m avec U égal a 5,2 dB a k=2. Les décisions pass/fail limites, les contentieux contractuels et les retours de surveillance post-mise sur le marche tournent souvent autour de ce que signifie ce U, comment il a ete construit, et s'il a ete utilise correctement quand la mesure a ete comparée a la limite réglementaire. Ce guide parcourt le cadre GUM (JCGM 100:2008), les references de budget CISPR 16-4-2 pour la CEM, les exigences de traçabilité et de regle de décision d'ISO/IEC 17025, et explique comment un ingénieur ou un responsable qualité de laboratoire peut lire de maniere critique une annexe budget, contester un enonce de conformité limite, ou planifier une marge d'ingénierie sous une limite réglementaire.
Pourquoi l'incertitude compte pour la certification
Section intitulée « Pourquoi l'incertitude compte pour la certification »Un rapport d'essai sans incertitude déclarée est, du point de vue d'ISO/IEC 17025:2017, incomplet. Trois conséquences opérationnelles en decoulent.
- Une mesure comparée a une limite sans incertitude ne peut pas soutenir un enonce de conformité défendable au titre de la clause 7.8.6.
- Un régulateur confronte a un niveau limite (a quelques dB de la limite) regarde d'abord l'annexe budget.
- Une equipe d'ingénierie qui planifie ses marges matérielles doit savoir combien de place la campagne d'essai laisse réellement au-dessus et au-dessous de la limite, et non la limite moins la mesure nominale.
Le cadre qui structure tout cela est le GUM, co-publie par le BIPM, l'IEC, l'IFCC, l'ILAC, l'ISO, l'IUPAC, l'IUPAP et l'OIML sous la reference JCGM 100:2008. Son pendant terminologique est JCGM 200:2012, le VIM. CISPR 16-4-2 applique ensuite le GUM aux méthodes d'essai CEM; ETSI TR 100 028 fait la même chose pour les essais radio.
Cadre GUM, l'essentiel
Section intitulée « Cadre GUM, l'essentiel »Le GUM décrit comment exprimer, évaluer et combiner les contributeurs d'incertitude autour d'un mesurande.
Evaluation de type A et de type B
Section intitulée « Evaluation de type A et de type B »| Type | Source | Calcul de l'incertitude-type |
|---|---|---|
| Type A | Observations répétées sur le mesurande | Ecart-type expérimental de la moyenne sur n essais |
| Type B | Certificat d'étalonnage, fiche technique, tolérance constructeur, valeur tabulée, jugement | Demi-largeur divisée par le facteur de couverture de la distribution supposée (1 pour normale a 1 sigma, racine de 3 pour rectangulaire, racine de 6 pour triangulaire, racine de 2 pour en U) |
Les étiquettes type A et type B décrivent comment la contribution a ete évaluée, et non si elle est aléatoire ou systematique. Une repetabilite évaluée par vingt essais est de type A; le même effet physique caracterise par une fiche constructeur est de type B. Le GUM precise explicitement que les deux sont traites a l'identique dans le budget.
Incertitude-type composée
Section intitulée « Incertitude-type composée »L'incertitude-type composée u_c se construit par somme quadratique des incertitudes-types u_i, pondérées par leurs coefficients de sensibilité c_i (la dérivée partielle du mesurande par rapport a la grandeur d'entrée):
u_c au carre est égal a la somme sur i des (c_i fois u_i) au carre, plus 2 fois la somme des termes de covariance quand les contributeurs sont corrélés.
En CEM, les contributeurs sont en grande partie traites comme non corrélés, donc les termes croises se réduisent a zero. Cette hypothèse est explicitement documentée dans CISPR 16-4-2.
Incertitude élargie et facteur de couverture
Section intitulée « Incertitude élargie et facteur de couverture »L'incertitude élargie U reportée sur le certificat est:
U égal k fois u_c
avec k=2 correspondant a un niveau de confiance d'environ 95% sous l'hypothèse d'une distribution de sortie approximativement normale (justifiée par le théorème central limite quand plusieurs contributeurs de magnitude comparable se combinent). k=1 donne environ 68%, k=3 environ 99,7%. La grande majorité des rapports CEM et radio utilisent k=2.
Un rapport qui declare U égal a 5,2 dB sans facteur de couverture est ambigu, même si la convention est massivement k=2. ISO/IEC 17025 attend k explicite.
CISPR 16-4-2, la reference budget CEM
Section intitulée « CISPR 16-4-2, la reference budget CEM »CISPR 16-4-2:2011, amendée par A1:2014 et A2:2018, est la norme IEC qui codifie l'application du GUM aux méthodes d'essai CISPR canoniques. Elle définit un budget de reference U_cispr par méthode d'essai, calcule par le CISPR avec un modele défini et une liste de contributeurs. Les laboratoires calculent ensuite leur propre U_lab et le comparent a U_cispr.
Budgets de reference
Section intitulée « Budgets de reference »| Methode d'essai | Plage de fréquences | U_cispr (k=2), ordre de grandeur |
|---|---|---|
| Emissions rayonnées, OATS ou SAC | 30, 1000 MHz | Environ 5,2 dB |
| Emissions rayonnées au-dessus de 1 GHz | 1, 18 GHz | Environ 5,7 dB |
| Emissions conduites, RSIL (LISN) | 0,15, 30 MHz | Environ 3,6 dB |
| Puissance perturbatrice, pince absorbante | 30, 300 MHz | Autour de 4,6 dB |
Ces chiffres arrondis proviennent de CISPR 16-4-2 et sont les references; le U_lab réel du laboratoire peut être plus petit ou plus grand selon son budget réel.
U_lab contre U_cispr, le mécanisme de décision
Section intitulée « U_lab contre U_cispr, le mécanisme de décision »La norme pose une regle de comparaison qui résout l'asymétrie entre laboratoires de capacités differentes.
| Situation | Action sur la valeur mesurée avant comparaison a la limite |
|---|---|
| U_lab <= U_cispr | Aucune. La mesure est comparée directement a la limite (risque partage) |
| U_lab > U_cispr | L'excès (U_lab moins U_cispr) est ajoute a la valeur mesurée avant comparaison |
Le mécanisme garantit qu'un laboratoire moins précis que la reference CISPR ne peut pas transférer cette perte au client en délivrant des verdicts de conformité limites. Inversement, un labo qui fait mieux que la reference n'est pas penalise, puisque aucune marge n'est soustraite de la limite.
Implications pour le client
Section intitulée « Implications pour le client »Un client qui relit un rapport de type CISPR doit vérifier trois points.
- U_lab declare: le rapport ou l'annexe budget doit donner U_lab pour l'essai concerne, pas seulement la valeur générique 5,2 dB.
- U_cispr de reference cite: le contexte de comparaison doit être explicite.
- Methode de comparaison a la limite: si le labo a ajoute (U_lab moins U_cispr) le cas échéant, ou applique le risque partage.
Un enonce de conformité a limite moins 1 dB dans une configuration ou U_lab vaut 6 dB et U_cispr 5,2 dB signifie que la comparaison a la limite aurait du être faite apres ajout de 0,8 dB a la valeur mesurée. Si le labo ne l'a pas fait, le verdict est discutable.
ETSI TR 100 028 pour la radio
Section intitulée « ETSI TR 100 028 pour la radio »Le rapport technique ETSI TR 100 028 (en deux parties) est le pendant radio de CISPR 16-4-2. Il applique le GUM aux méthodes d'essai radio mobile (puissance de sortie, précision de modulation, émissions parasites, largeur de bande occupée, puissance dans le canal adjacent) et utilise la même logique de risque partage. Un rapport d'essai radio sous EN 300 328, EN 301 893 ou EN 301 489 reference typiquement TR 100 028 pour ses budgets d'incertitude. Le mécanisme (budget de laboratoire compare a une reference, excès ajoute avant comparaison a la limite) est identique.
Contributeurs typiques en CEM
Section intitulée « Contributeurs typiques en CEM »Un budget d'émission rayonnée conforme CISPR se decompose en liste documentée de contributeurs, chacun evalue type A ou type B, chacun avec sa distribution supposée.
| Contributeur | Magnitude typique | Distribution | Notes |
|---|---|---|---|
| Precision récepteur ou analyseur de spectre | 1, 1,5 dB a k=2 | Normale | Issu du certificat d'étalonnage |
| Facteur d'antenne (étalonnage) | 0,5, 1,5 dB a k=2 | Normale | Fiche technique plus certificat d'étalonnage |
| Variation du facteur d'antenne avec la hauteur | 0,5, 2 dB | Rectangulaire | Balayage 1, 4 m, biconiques et log-periodiques |
| Directivite d'antenne, polarisation croisée | 0,5, 1 dB | Rectangulaire | Imperfection de polarisation |
| Perte cable | 0,2, 0,5 dB | Normale | Etalonnee a l'installation, derive sur les connecteurs |
| Desadaptation antenne vers cable | 0,3, 1,5 dB | En U | Depend du ROS a l'interface |
| Desadaptation cable vers récepteur | 0,2, 0,5 dB | En U | Preselecteur ou RSIL insere modifie ce terme |
| Attenuation de site (NSA) | 1, 2 dB | Normale | Validee par mesure NSA sur un site de reference |
| Conditions climatiques | 0,1, 0,3 dB | Rectangulaire | Si dans la plage du certificat d'étalonnage |
| Reproductibilite de positionnement EUT | 1, 3 dB | Normale | Plus gros contributeur variable pour EUT complexes |
| Reproductibilite de cheminement cables | 0,5, 2 dB | Normale | RSIL et cables d'alimentation sur EUT de table |
La somme quadratique de ces termes, multipliée par k=2, donne U_lab. En pratique le positionnement de l'EUT et la désadaptation sont les deux termes qui dominent le plus souvent le budget pour un petit EUT en SAC.
Desadaptation, le terme le plus souvent mal lu
Section intitulée « Desadaptation, le terme le plus souvent mal lu »La contribution de désadaptation entre deux éléments de coefficients de réflexion Gamma_1 et Gamma_2 suit une distribution en U centrée sur 0 dB, avec demi-largeur:
Demi-largeur en dB egale environ 20 log_10 (1 plus la valeur absolue de Gamma_1 fois Gamma_2)
Pour une antenne de ROS égal a 2 (Gamma égal a 0,33) connectée directement a un cable de ROS égal a 1,5 (Gamma égal a 0,2), le terme de désadaptation au pire cas vaut environ 0,6 dB. Avec une distribution en U, l'incertitude-type est la demi-largeur divisée par racine de 2, soit 0,42 dB de type B. Au-dessus de quelques centaines de MHz, les antennes avec ROS jusqu'a 2,5 sont courantes, et la désadaptation devient rapidement un contributeur dominant. Ajouter un atténuateur sur le port d'antenne (pad de 10 dB) fait chuter le Gamma vu cote cable de 20 dB et ecrase le terme de désadaptation, au prix de la dynamique.
Exigences de traçabilité ISO/IEC 17025
Section intitulée « Exigences de traçabilité ISO/IEC 17025 »La clause 6.5 d'ISO/IEC 17025:2017 impose que chaque mesure soutenant une décision de conformité soit traçable au SI par une chaine d'étalonnages ininterrompue.
Chaine de traçabilité
Section intitulée « Chaine de traçabilité »| Niveau | Acteur | Document |
|---|---|---|
| Definitions SI | BIPM | Mise en pratique, KCDB |
| Etalons primaires nationaux | NMI (NIST, NPL, PTB, LNE, INMETRO, KRISS, NIM) | Certificat d'étalon primaire |
| Etalons secondaires (laboratoire d'étalonnage) | Laboratoire d'étalonnage accredite sous ILAC MRA | Certificat d'étalonnage avec U et CMC |
| Instruments de travail (laboratoire CEM ou radio) | Laboratoire d'essai accredite | Fiche d'étalonnage interne, date de rappel |
Chaque maillon de la chaine doit indiquer:
- le mesurande (ce qui est etalonne),
- l'étalon de reference utilise (modele, serie, date du dernier étalonnage),
- la méthode (procédure d'étalonnage ou document de reference),
- les conditions environnementales (température, humidité, pression),
- le résultat avec l'incertitude élargie U a k=2,
- la date d'échéance pour le prochain étalonnage.
Un certificat qui omet un de ces éléments n'est pas traçable au sens de la clause 6.5.
CMC contre MU
Section intitulée « CMC contre MU »| Terme | Definition | Ou il vit |
|---|---|---|
| CMC (Calibration and Measurement Capability) | La plus petite incertitude que le labo peut atteindre régulièrement pour un mesurande donne dans son périmètre | Perimetre d'accréditation ILAC MRA, BIPM KCDB pour les NMI |
| MU (Measurement Uncertainty, sur un rapport précis) | L'incertitude réelle pour la configuration spécifique mesurée | Rapport d'essai ou d'étalonnage |
La MU est typiquement egale ou supérieure a la CMC pour le même mesurande, parce que le rapport reflete des contributeurs absents de l'évaluation CMC (géométrie réelle d'EUT, cheminement de cables, excursion climatique). Un rapport dont la MU déclarée egale la CMC sur tous les essais est statistiquement suspect; un rapport dont la MU est plusieurs dB pire que la CMC, sans explication, indique un problème de configuration ou de methodologie.
Regles de décision ILAC G8
Section intitulée « Regles de décision ILAC G8 »La clause 7.8.6 d'ISO/IEC 17025:2017 impose au laboratoire de noter la regle de décision appliquée quand un enonce de conformité est émis. ILAC G8:09/2019 codifie quatre regles canoniques.
| Regle de décision | Logique | Effet sur le critère de pass |
|---|---|---|
| Acceptation simple, risque partage | La valeur mesurée est comparée directement a la limite (en supposant U_lab <= U_cispr en CEM) | Pass si mesure <= limite |
| Acceptation simple avec bande de garde de U_lab | Une bande de garde egale a U_lab est soustraite de la limite | Pass seulement si mesure <= (limite moins U_lab) |
| Enonce non binaire | Decision a quatre niveaux: pass, fail, conditional pass, conditional fail | Conditional pass quand mesure + U_lab > limite mais mesure < limite |
| Decision bayésienne | Decision probabiliste avec a priori | Utilisee en étalonnage a fort enjeu, rarement en CEM |
Le client contractualise la regle de décision avec le labo avant la campagne. Un plan d'essai qui ne specifie pas la regle de décision retombe sur le risque partage selon CISPR 16-4-2 pour les essais CEM, ou sur la regle intégrée dans la norme ETSI applicable pour les essais radio.
Marge d'ingénierie
Section intitulée « Marge d'ingénierie »Pour une décision interne pass/fail d'ingénierie (non réglementaire), une equipe de conception vise typiquement un niveau mesure place a la limite moins U_lab, ce qui donne environ 95% de probabilité que la valeur vraie soit sous la limite. Pour les produits critiques sécurité ou sensibles a la surveillance, la marge est souvent portée a limite moins 2 fois U_lab (environ 99% de protection sous l'hypothèse d'une distribution de sortie normale).
Choisir la bonne distribution pour les contributeurs de type B
Section intitulée « Choisir la bonne distribution pour les contributeurs de type B »Le choix de la distribution supposée pour un contributeur de type B n'est rarement arbitraire; il suit la nature physique de la source.
| Source | Distribution recommandée | Pourquoi |
|---|---|---|
| Certificat d'étalonnage donnant U a k=2 | Normale, avec la demi-largeur egale a U/2 prise comme incertitude-type | Le certificat sous-entend déjà une sortie normale en déclarant k=2 |
| Tolerance de fiche technique sans hypothèse spécifique | Rectangulaire, demi-largeur divisée par racine de 3 | Defaut prudent quand le constructeur ne donne qu'un min et un max |
| Resolution d'un affichage numérique | Rectangulaire, demi-largeur egale a la moitie du dernier chiffre | La valeur vraie est uniformément repartie dans la fenetre du dernier chiffre |
| Tolerance triangulaire (constructeur donne une valeur centrale avec probabilité décroissante) | Triangulaire, demi-largeur divisée par racine de 6 | Utilisee quand les fiches donnent une valeur typique avec bornes extrêmes |
| Terme de désadaptation aux interfaces RF | En U (arcsinus), demi-largeur divisée par racine de 2 | La nature en onde stationnaire de la désadaptation produit une distribution bimodale aux bornes au pire cas |
| Effets derives d'un ajustement de courbe d'étalonnage | Normale, demi-largeur issue de l'erreur résiduelle de l'ajustement | L'ajustement de courbe est lui-même une opération statistique |
Choisir la mauvaise distribution decale silencieusement l'incertitude-type d'un facteur de racine de 3 sur racine de 2 (environ 1,22) au plus, mais cela peut suffire a basculer un pass/fail limite quand le budget est domine par un seul terme de type B.
Comparaisons interlaboratoires et essais d'aptitude
Section intitulée « Comparaisons interlaboratoires et essais d'aptitude »La clause 7.7 d'ISO/IEC 17025:2017 impose au laboratoire de surveiller la validité de ses résultats, et les essais d'aptitude (PT) ou les comparaisons interlaboratoires (ILC) sont le moyen canonique. L'organisme d'accréditation (UKAS, COFRAC, DAkkS, A2LA, JAB) impose typiquement une participation au moins tous les deux a quatre ans pour chaque mesurande majeur.
Un schéma d'essai d'aptitude fait circuler un artefact stable entre les laboratoires participants et compare les résultats a une valeur de reference (assignée par un NMI de haut rang ou par la moyenne robuste de l'ensemble des participants). Le résultat s'exprime en z-score:
z égal (résultat du labo moins reference) divise par l'écart-type de l'ensemble des participants
Un z-score de valeur absolue sous 2 est juge satisfaisant, entre 2 et 3 questionnable, au-dessus de 3 insatisfaisant. Un labo qui ressort insatisfaisant doit ouvrir une enquete cause-racine et peut voir son périmètre d'accréditation suspendu sur le mesurande concerne. Au moment de choisir un laboratoire pour un dossier pass/fail limite, demander le dernier z-score PT sur le mesurande d'intérêt est une question legitime et informative.
Intervalles d'étalonnage et ce qu'ils signifient réellement
Section intitulée « Intervalles d'étalonnage et ce qu'ils signifient réellement »Un certificat d'étalonnage est valide sur une période déclarée, exprimée typiquement comme un intervalle de rappel recommande et une date d'échéance.
| Instrument | Intervalle typique | Facteurs |
|---|---|---|
| Recepteur CEM, analyseur de spectre | 12 mois | Derive de l'oscillateur de reference interne, usure des atténuateurs |
| Antenne biconique | 12 a 24 mois | Derive du balun, usure mécanique des joints d'éléments |
| Antenne log-periodique | 12 a 24 mois | Identique aux biconiques, plus fatigue des éléments dipôles |
| Antenne cornet (au-dessus de 1 GHz) | 24 a 36 mois | Sollicitation mécanique plus faible, derive plus lente |
| RSIL (LISN) | 12 mois | Derive des résistances internes, dégradation de l'isolement |
| Jeu de cables RF | 6 a 12 mois | Usure des connecteurs, source la plus courante de derive hors tolérance |
| Filtre EMI et charge de reference | 24 mois | Elements passifs, derive lente |
| Support EUT, trépied, table tournante | Verification mécanique annuelle, étalonnage dimensionnel a l'installation | Geometrie et reproductibilité, pas d'étalonnage électrique |
L'intervalle est recommande, non réglementaire: le laboratoire peut le raccourcir apres un choc ou une excursion connue (chute en transport, evenement climatique), ou l'allonger sur des instruments stables avec tendances de derive documentées. La clause 6.4 d'ISO/IEC 17025 exige une politique documentée sur les intervalles, et la traçabilité de tout écart par rapport a cette politique.
Un constat d'audit récurrent est l'étalonnage d'antenne expire de quelques semaines, utilise pour délivrer un rapport de conformité limite. Le labo argue généralement que la derive est faible; le régulateur écartera quand même l'essai, parce que la validité du certificat est binaire.
Instituts nationaux de métrologie et l'ILAC MRA
Section intitulée « Instituts nationaux de métrologie et l'ILAC MRA »La chaine de traçabilité dépend de l'institut national de métrologie (NMI) choisi par l'organisme d'étalonnage du laboratoire. Le choix a des conséquences pratiques.
| NMI | Pays | Force en métrologie CEM et radio |
|---|---|---|
| NIST | Etats-Unis | Reference pour les essais alignes FCC, métrologie RF très forte |
| NPL | Royaume-Uni | Reference pour les travaux ETSI et CISPR, leader en étalonnage d'antennes |
| PTB | Allemagne | Dominant dans les laboratoires UE, couverture CISPR complete |
| LNE | France | Reference pour les laboratoires français, alignement ANFR |
| INMETRO | Bresil | Reference primaire pour les essais alignes Anatel |
| KRISS | Coree du Sud | Chaines de certification KCS et KC |
| NIM | Chine | Chaines de certification CCC et SRRC |
| NMIA | Australie | Essais alignes RCM et ACMA |
Tous les NMI listes sont signataires de l'arrangement BIPM CIPM MRA, ce qui rend leurs certificats d'étalonnage mutuellement reconnus. Au niveau des laboratoires, l'ILAC MRA reconnaît les accréditations ISO/IEC 17025 émises par les organismes d'accréditation signataires (UKAS au Royaume-Uni, COFRAC en France, DAkkS en Allemagne, A2LA aux Etats-Unis, JAB au Japon, NABL en Inde). Un certificat d'étalonnage émis par un laboratoire accredite par un organisme hors MRA est techniquement traçable mais administrativement non reconnu hors région d'émission.
Exemple chiffre, émission rayonnée a 100 MHz
Section intitulée « Exemple chiffre, émission rayonnée a 100 MHz »Un exemple concret illustre la construction du budget et l'application de la regle de comparaison.
EUT mesure a 100 MHz: 37 dBuV/m a 3 m, polarisation verticale, en SAC. Limite EN 55032 Classe B a 3 m, 30 a 230 MHz: 40 dBuV/m quasi-crete. Marge a la limite: 3 dB.
L'annexe budget du laboratoire indique:
| Contributeur | u (dB) | Distribution |
|---|---|---|
| Precision récepteur | 0,5 | Normale |
| Etalonnage facteur d'antenne | 0,6 | Normale |
| Variation AF avec la hauteur | 0,7 | Rectangulaire |
| Perte cable | 0,2 | Normale |
| Desadaptation antenne-cable | 0,5 | En U |
| Attenuation de site NSA | 0,8 | Normale |
| Positionnement EUT | 1,2 | Normale |
| Climatique | 0,1 | Rectangulaire |
Incertitude-type composée u_c egale racine de (0,5 carre plus 0,6 carre plus 0,7 carre plus 0,2 carre plus 0,5 carre plus 0,8 carre plus 1,2 carre plus 0,1 carre) = racine de 3,48 = 1,87 dB. U élargi a k=2 = 3,73 dB.
U_lab = 3,73 dB. U_cispr a cette fréquence = 5,2 dB. U_lab est sous U_cispr, donc le risque partage s'applique: les 37 dBuV/m mesures sont compares directement a la limite de 40 dBuV/m. Pass.
Si le même labo avait mesure 39 dBuV/m, le verdict resterait pass sous risque partage, alors même que la valeur vraie a k=2 se situe entre 35,3 et 42,7 dBuV/m. Un producteur qui veut une protection plus serrée contractualisera une acceptation simple avec bande de garde: pass uniquement si mesure <= 40 moins 3,73 = 36,27 dBuV/m. Sous cette regle, 39 dBuV/m echoue.
Lire une annexe budget d'un rapport d'essai
Section intitulée « Lire une annexe budget d'un rapport d'essai »Un rapport d'essai conforme 17025 inclut typiquement une annexe avec le budget d'incertitude. Un relecteur doit regarder six points.
- U_lab declare, avec k explicite (k=2 par convention), par méthode d'essai.
- U_cispr de reference cite (CISPR 16-4-2 pour la CEM, ETSI TR 100 028 pour la radio).
- Regle de comparaison appliquée (risque partage si U_lab <= U_cispr; excès ajoute si U_lab > U_cispr).
- Liste des contributeurs avec valeurs et distributions, pour que le relecteur repérées un terme manquant (désadaptation, variation de hauteur).
- Dates d'échéance d'étalonnage des instruments utilises (récepteur, antenne, RSIL, jeu de cables), tous valides a la date d'essai.
- Conditions climatiques en séance, dans la plage de validité du certificat.
Un rapport qui echoue sur l'un de ces points a une faille défendable qui peut être soulevée en audit client ou en surveillance régulateur.
Pour le pendant émission rayonnée qui produit les niveaux dont ce guide quantifie l'incertitude, voir émissions rayonnées. Pour le pendant immunité dont l'uniformité de champ a son propre budget de type GUM, voir IEC 61000-4-3. Pour les catégories de chambres dont la contribution NSA pese dans le budget, voir chambres CEM, SAC, FAR, OATS, reverb. Pour les montages de pre-conformité ou les budgets d'incertitude sont délibérément relaches, voir pre-conformité, cellule TEM, champ proche.
Pieges fréquents
Section intitulée « Pieges fréquents »| Piege | Consequence |
|---|---|
| Comparer la valeur mesurée a la limite sans ajouter (U_lab moins U_cispr) quand U_lab > U_cispr | Pass limite declare sur un produit non conforme, expose le producteur au rappel |
| Ignorer le terme de désadaptation dans les montages non-50-ohms | Budget sous-estime de 1, 2 dB dans les hautes fréquences, risque non declare sur le rapport |
| Reutiliser un étalonnage d'antenne expire | Essai invalide pour la traçabilité, le régulateur peut rejeter le dossier |
| RBW ou VBW de mesure différents de la configuration du certificat d'étalonnage | Equivalence cassée, terme non declare, constat d'audit |
| Conditions climatiques en séance hors plage de validité du certificat | Certificat d'étalonnage non applicable, chaine de traçabilité cassée |
| Confondre CMC et MU | Le client suppose que la capacité du labo s'applique au rapport spécifique, sous-estime le budget réel |
| Pas de regle de décision référencée sur l'enonce de conformité | Rapport incomplet selon ISO/IEC 17025 clause 7.8.6, constat d'audit |
| Facteur de couverture k non declare | U ambigu, defendabilite affaiblie en contentieux |
Aller plus loin
Section intitulée « Aller plus loin »- Emissions rayonnées, essai CEM: la mesure de niveau dont ce guide quantifie le budget U
- IEC 61000-4-3, immunité RF rayonnée: le pendant immunité, avec son propre budget d'uniformité de champ
- Chambres CEM, SAC, FAR, OATS, reverb: les sites d'essai dont la NSA contribue a U_lab
- Pre-conformité, cellule TEM, champ proche: montages a faible budget ou l'incertitude est volontairement plus large
- Glossaire: définitions de GUM, VIM, U_lab, U_cispr, CMC, MU, risque partage, regle de décision
Voir aussi
Section intitulée « Voir aussi »- Conception PCB pour la CEM: retours, découplage, empilage
- Antennes et adaptation d'impedance pour produits connectes
- Radio: blocage RX, sélectivité et intermodulation (essais)
- Emissions rayonnées CEM: pre-scan et essai final
Sources & références
- JCGM 100:2008, Evaluation des donnees de mesure, Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure (GUM) , BIPM JCGM www.bipm.org/en/committees/jc/jcgm/publications
- JCGM 200:2012, Vocabulaire international de métrologie (VIM) , BIPM JCGM www.bipm.org/en/committees/jc/jcgm/publications
- CISPR 16-4-2:2011 + A1:2014 + A2:2018, Incertitude dans les mesures CEM , IEC CISPR webstore.iec.ch/publication/65
- ISO/IEC 17025:2017, Exigences generales concernant la competence des laboratoires d'étalonnages et d'essais , ISO IEC www.iso.org/standard/66912.html
- ILAC G8:09/2019, Guidelines on Decision Rules and Statements of Conformity , ILAC ilac.org/publications-and-resources/ilac-guidance-series/
- ETSI TR 100 028, Incertitudes dans la mesure des caracteristiques des equipements radio mobiles , ETSI www.etsi.org/deliver/etsi_tr/100000_100099/10002801/
- BIPM Key Comparison Database (KCDB) , BIPM www.bipm.org/kcdb/
Questions fréquentes
- Quelle est la différence entre incertitude de type A et de type B selon le GUM ?
- JCGM 100:2008 (le GUM, Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure) classe les contributeurs en deux méthodes d'évaluation. Le type A se calcule statistiquement a partir d'observations répétées, typiquement comme l'écart-type expérimental de la moyenne sur n mesures. Le type B provient de toute autre source: certificat d'étalonnage, fiche technique, tolérance constructeur, valeur tabulée, jugement d'ingénieur, converti en incertitude-type en passant par une distribution de probabilité (normale, rectangulaire, triangulaire, en U pour le désadaptation). Les deux méthodes sont également valides, se combinent de la même maniere dans le budget, et le GUM precise explicitement que ces étiquettes ne sous-entendent pas aléatoire contre systematique.
- Que dit la regle de comparaison U_lab contre U_cispr ?
- CISPR 16-4-2:2011 avec ses amendements A1:2014 et A2:2018 définit une incertitude de reference U_cispr pour chaque méthode CISPR canonique. Pour les émissions rayonnées sur OATS ou SAC entre 30 et 1000 MHz la reference est d'environ 5,2 dB a k=2, environ 5,7 dB au-dessus de 1 GHz, et les émissions conduites de 0,15 a 30 MHz tournent autour de 3,6 dB. Le laboratoire calcule son propre U_lab a partir de son budget réel. Si U_lab est inférieur ou égal a U_cispr, le niveau de l'EUT est compare directement a la limite (principe du risque partage). Si U_lab depasse U_cispr, l'excès (U_lab moins U_cispr) est ajoute a la valeur mesurée avant comparaison. Le mécanisme protege le client quand un labo est moins précis que la reference CISPR, et evite de pénaliser les labos qui font mieux que la reference.
- Qu'est-ce que le principe du risque partage ?
- Le risque partage signifie que, quand le budget du laboratoire U_lab coincide avec la reference CISPR U_cispr, aucune des deux parties (client ou régulateur) n'ajoute de bande de garde avant comparaison de la valeur mesurée a la limite. Un niveau a un demi dB sous la limite est declare conforme alors que la valeur vraie pourrait depasser. Le risque qu'un produit non conforme passe (risque consommateur) est partage avec le risque symétrique qu'un produit conforme echoue (risque producteur). Les clients qui veulent un autre equilibre doivent contractualiser une regle de décision alternative selon ISO/IEC 17025:2017 clause 7.8.6, par exemple acceptation simple avec bande de garde de U_lab, ou acceptation stricte avec soustraction de U_lab a la limite.
- Quelle est la différence entre CMC et MU sur un rapport d'essai ?
- La CMC, Calibration and Measurement Capability, est la plus petite incertitude que le laboratoire peut atteindre de maniere régulière pour un mesurande donne, dans les conditions documentées dans son périmètre d'accréditation et inscrites dans la base BIPM KCDB pour les capacités de niveau NMI. La MU, l'incertitude de mesure portée sur un rapport précis, peut être plus grande que la CMC parce qu'elle reflete la configuration réellement testée: cheminement de cables, géométrie de l'EUT, contributeurs absents de l'évaluation CMC. Lire uniquement la CMC en supposant qu'elle s'applique a un dossier spécifique sous-estime l'incertitude réelle. A l'inverse, un rapport dont la MU est de plusieurs dB pire que la CMC du laboratoire merite d'être interroge.
- Pourquoi la désadaptation et la variation du facteur d'antenne dominent souvent le budget ?
- En émissions rayonnées au-dessus de quelques centaines de MHz, les termes de désadaptation (antenne vers cable, cable vers présélecteur ou récepteur) suivent une distribution en U et contribuent fortement des que le ROS a une interface depasse 1,5. Le facteur d'antenne lui-même est etalonne a une hauteur de reference, mais les mesures réelles balayent de 1 a 4 m: le facteur d'antenne varie avec la hauteur jusqu'a 1 a 2 dB sur les antennes biconiques et log-periodiques, et cette variation entre dans le budget comme contributeur de type B. La perte de cable et la précision du récepteur sont généralement bien maîtrisées par étalonnage traçable; l'atténuation de site (NSA, Normalised Site Attenuation) et la reproductibilité de positionnement de l'EUT ferment le budget. Examiner l'annexe budget du laboratoire est le seul moyen de voir quel terme domine réellement un dossier donne.
- Qu'apporte ILAC G8 au-dessus de ISO/IEC 17025 ?
- ILAC G8:09/2019 (Guidance on Decision Rules and Statements of Conformity) met en oeuvre l'exigence d'ISO/IEC 17025:2017 clause 7.8.6 selon laquelle un enonce de conformité doit reposer sur une regle de décision documentée. ILAC G8 codifie quatre regles canoniques: acceptation simple avec risque partage (la valeur historique par défaut), acceptation simple avec bande de garde w egale a U_lab (acceptation binaire, donne un pass uniquement si le niveau est sous la limite moins U_lab), acceptation avec enonce non binaire (pass, fail, conditional pass, conditional fail), et décision bayésienne complete. ISO/IEC 17025 exige que le labo note la regle qui a ete appliquée dans le rapport. Un rapport qui enonce seulement pass ou fail sans reference de regle de décision est incomplet selon 17025.
- Quelle chaine de traçabilité les certificats d'étalonnage doivent-ils montrer ?
- ISO/IEC 17025:2017 clause 6.5 impose que chaque mesure soit traçable au Systeme international d'unités (SI) par une chaine ininterrompue d'étalonnages, chacun avec son incertitude déclarée. La chaine remonte typiquement de l'instrument de travail vers un institut national de métrologie (NIST aux Etats-Unis, NPL au Royaume-Uni, PTB en Allemagne, LNE en France, INMETRO au Bresil) et de la vers les définitions SI du BIPM. Chaque certificat d'étalonnage dans la chaine doit donner le mesurande, l'étalon de reference utilise, les conditions, le résultat avec U a k=2 et la date d'échéance. Un certificat sans incertitude déclarée, ou émis par une entité hors ILAC MRA, n'est pas traçable au sens de la clause 6.5.
- Quels pieges invalident la déclaration d'incertitude d'un rapport d'essai ?
- Cinq reviennent. Comparer la mesure a la limite sans ajouter (U_lab moins U_cispr) quand U_lab depasse U_cispr, ce qui masque une non-conformité réelle. Ignorer le terme de désadaptation dans les montages non-50-ohms (antennes avec ROS au-dela de 1,5, cables longs non adaptes). Réutiliser un étalonnage d'antenne expire (typiquement 12 a 24 mois pour les biconiques et log-periodiques très sollicitées). RBW ou VBW utilises en mesure différents de la configuration documentée dans le certificat d'étalonnage, ce qui casse l'équivalence et ajoute un terme non declare. Conditions climatiques hors plage du certificat d'étalonnage (température, humidité), ce qui invalide la validité du certificat pour cette session. Relire l'annexe budget signale les cinq avant l'approbation du rapport.