Association Les Amis de la Mesure
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Introduction Partie I Partie II Partie III Partie IV Bonus Annexes

Métrologie et métrologie légale

Gérard LAGAUTERIE
Sous-direction de la métrologie

Introduction

On distingue couramment trois types de métrologies

  • la métrologie fondamentale (ou scientifique) lorsqu'il s'agit des applications de la métrologie au plus haut niveau (étalons primaires, recherche) ;
  • la métrologie industrielle lorsqu'il s'agit des applications nécessaires ou utiles à l'industrie, notamment des raccordements aux étalons nationaux ;
  • la métrologie légale lorsque l'on parle de l'ensemble des règles que l'État impose concernant le système d'unités ou la production ou l'utilisation d'instruments de mesure.

Le présent ouvrage traite essentiellement du troisième volet de cette trilogie.

Dans les relations client-fournisseur ou commerçant-consommateur une des parties (voire toutes les parties) peut être non qualifiée et se laisser abuser par la présentation de résultats de mesures fausses ou erronées. Indépendamment de toute mauvaise intention, il est nécessaire d'assurer une qualité minimale des résultats de mesurage quotidiens. De même, lorsque des mesurages sont utilisés dans le cadre de l'action publique pour ouvrir ou limiter des droits, réprimer des infractions, asseoir des taxes et impôts, il est essentiel que ces mesures soient effectuées avec une exactitude suffisante. Pour ces raisons, l'État a le rôle de protéger les personnes et les biens en déterminant les obligations auxquelles sont soumis les instruments de mesure et les mesurages afin d'assurer leur fiabilité. C'est l'objet essentiel de la métrologie légale.

Définitions

Le Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie définit ainsi la métrologie (VIM 2.2):

Science de la mesure

Note:

La métrologie embrasse tous les aspects aussi bien théoriques que pratiques se rapportant aux mesurages, quelle que soit l'incertitude de ceux-ci, dans quelque domaine de la science et de la technologie que ce soit.

Le Vocabulaire international des termes de métrologie légale définit ainsi la métrologie légale (VIML 1.2) :

Partie de la métrologie se rapportant aux activités qui résultent d'exigences réglementaires et qui s'appliquent aux mesurages, aux unités de mesure aux instruments de mesure et aux méthodes de mesure et sont effectuées par des organismes compétents.

La maîtrise des incertitudes de mesurage

La métrologie, c'est-à-dire donc la discipline qui s'intéresse aux mesures, à leur représentativité et à leur crédibilité (incertitudes de mesure) est au coeur de toutes les activités (recherche, développement technologique, santé, environnement, commerce, sécurité industrielle,), quel que soit le niveau d'incertitude recherché : il suffit que ce dernier soit maîtrisé.

Contrairement à ce que certains ont trop tendance à penser, la métrologie légale n'échappe pas à cette logique. L'article 5 du décret n° 2001-387 relatif au contrôle des instruments de mesure prévoit que les contrôles sont effectués au moyen d'étalons raccordés aux étalons nationaux. Cette exigence est à interpréter dans son sens le plus rigoureux, c'est-à-dire que non seulement les étalons doivent être raccordés, mais les incertitudes avec lesquelles les erreurs des instruments sont déterminées doivent être maîtrisées en prenant en compte les incertitudes des étalons, mais aussi leurs incertitudes de mise en oeuvre et les incertitudes liées à l'instrument à vérifier.

L'acceptation d'un instrument ne doit pas être due à la chance ou au « pouvoir de droit divin » conféré aux vérificateurs par le caractère légal de cette métrologie. Elle doit être métrologiquement conforme aux limites que l'État a jugé bon d'imposer pour le type d'instrument. Ces limites sont instituées en déterminant le meilleur compromis pour la société entre le risque lié aux erreurs maximales tolérées notamment (principale caractéristique en métrologie légale) et le coût induit par la performance recherchée.

Dans les domaines les plus performants en métrologie, comme la détermination de la masse, les performances recherchées ne sont évidemment pas à la pointe de la recherche, mais elles ne sont cependant pas ridicules (de l'ordre du pour mille). Certaines commissions du Comité français d'accréditation (Cofrac) consacrent une grande part de leur activité à la métrologie légale.

La métrologie légale n'est donc pas autre chose que de la métrologie, mais une métrologie ayant des caractéristiques particulières ou additionnelles. En effet, outre les aspects purement métrologiques, elle fait appel à des exigences de construction destinées à assurer l'aptitude à l'emploi des instruments et minimiser les risques de fraudabilité. Par ailleurs elle nécessite un jugement, alors qu'en métrologie, en général, on ne détermine que les erreurs et leurs limites d'incertitude : un instrument présenté au contrôle doit être accepté ou refusé. Ce jugement prend en compte la confrontation aux exigences de construction et aux exigences métrologiques. Il ne peut y avoir d'indécision dans la zone correspondant aux incertitudes.

En général, dans la pratique, on ne calcule pas les incertitudes pour chaque vérification, mais on calcule préalablement les incertitudes correspondant aux conditions dans lesquelles on est appelé à travailler. On impose que les incertitudes soient suffisamment petites pour que, lors des vérifications, on n'ait plus à s'en préoccuper et prononcer ainsi sans ambiguïté le jugement approprié.

Le contrôle des instruments de mesure

L'esprit de la métrologie légale concerne essentiellement le contrôle des instruments de mesure. La finalité est que les instruments en service présentent un niveau de qualité acceptable et qu'ils soient utilisés correctement et loyalement. Cette finalité impose dans la pratique que le contrôle intervienne à trois niveaux :

  • au stade de la conception avec notamment l'examen de type (anciennement approbation de modèle) ;
  • lors de la fabrication avec notamment la vérification primitive des instruments produits ;
  • et enfin le contrôle des instruments de mesure en service, avec notamment la vérification périodique.

Pourquoi des contrôles à tous ces niveaux puisque la finalité est la qualité des instruments en service ?

Du fait de la complexité des instruments modernes, la réglementation applicable à une catégorie d'instruments de mesure contient de nombreuses exigences qu'il n'est pas possible de vérifier en service ou lors de la vérification primitive avant la mise en service.

Signalons que parmi ces exigences, on dénombre notamment, de façon traditionnelle maintenant, l'absence de susceptibilité aux perturbations électromagnétiques, dont la vérification nécessite des essais longs et coûteux, que l'on ne peut en principe pas répéter, même au niveau de la production. La solution consiste à vérifier que le type respecte toutes les exigences lors de l'examen du type. Une fois cet examen fait, l'astuce consiste à imposer au fabricant d'assurer la conformité au type. On se contente ensuite d'effectuer, en contrôle de production ou en service, le minimum d'essais pour lesquels la simple conformité au type ne peut assurer la reproductibilité des performances du type. Lors des contrôles postérieurs à l'examen de type, on vérifie essentiellement les performances dépendant des ajustages. Il faut également effectuer les examens visuels de conformité au certificat d'examen de type. La vérification (approfondie) de la conformité au type fait partie de ce qu'on appelle la surveillance du marché (voir le chapitre approprié dans cet ouvrage).

Les 37 catégories d'instruments de mesure soumises en France au contrôle de l'État par le décret n° 2001-387 du 3 mai 2001 modifié, relatif au contrôle des instruments de mesure sont données à la fin du présent article.

Les unités de mesures

N'oublions pas, cependant, que la métrologie légale c'est aussi le respect des unités réglementaires, qu'il s'agisse d'instruments de mesure ou dans toutes les pratiques. Les unités de mesures sont définies au niveau scientifique par la Convention du mètre et sanctionnées par la Conférence générale des poids et mesures, mais ce sont des textes d'origine métrologie légale qui les imposent, en l'occurrence le décret n° 61-501 du 3 mai 1961 modifié relatif aux unités de mesure et au contrôle des instruments de mesure (qui depuis 1988 ne comporte plus de dispositions spécifiques relatives au contrôle métrologique des instruments de mesure).

Organisation et partenaires de la métrologie légale

L'objet du présent paragraphe n'est pas de faire une présentation détaillée de la situation, mais de planter le décor. Certains de ces aspects relatifs à la métrologie légale sont développés dans des articles spécifiques du présent ouvrage.

1.1 Les services de l'état responsables

La sous-direction de la métrologie

La sous-direction de la métrologie (SDM) a en charge la métrologie légale. Elle relève de la direction de l'action régionale et de la petite et moyenne industrie (DARPMI) au ministère chargé de l'industrie. Ses missions consistent :

  • à élaborer la réglementation de base relative aux unités de mesure et aux instruments de mesure, notamment les spécifications techniques et les opérations de contrôle applicables ;
  • veiller à sa bonne mise en oeuvre, conjointement avec les directions régionales de l'industrie, de la recherche et de l'environnement (DRIRE),coordonner les activités des DRIRE ;
  • désigner certains organismes de vérification ;
  • participer ou coordonner la participation aux activités de métrologie légale au niveau international.

La SDM compte aujourd'hui 9 cadres techniques. Chacune des 37 catégories réglementées d'instruments de mesure relève de l'une des deux sections techniques qu'elle comprend.

Les directions régionales de l'industrie de la recherche et de l'environnement

Services déconcentrés du ministère chargé de l'industrie, les DRIRE exercent encore elles-mêmes, aujourd'hui, certaines activités de vérification, mais dès que le processus de délégation des vérifications sera achevé, leur rôle consistera à surveiller que le contrôle métrologique et l'utilisation des instruments de mesure sont effectués de façon correcte.

Le rôle des DRIRE est détaillé dans un autre article du présent ouvrage.

1.2 Les autres partenaires

Les réglementations de métrologie légale sont établies et appliquées en concertation avec les partenaires concernés. Citons notamment :

  • le Laboratoire national d'essais (LNE), chargé notamment des examens de type d'instruments de mesure et appelé à jouer un rôle de plus en plus important en métrologie légale ;
  • des laboratoires d'essais ;
  • les organismes de vérification, notifiés, désignés ou agréés ;
  • les représentants des fabricants d'instruments de mesure, dont le haut niveau créatif et stimulant contribue au rôle important joué par la métrologie légale française au niveau international, ainsi que des réparateurs et installateurs d'instruments de mesure ;
  • les représentants des détenteurs ou utilisateurs d'instruments de mesure, sans lesquels il n'y aurait pas de métrologie légale ;
  • leurs clients (consommateurs, administrés,), sans lesquels également il n'y aurait pas de métrologie légale ;
  • les autres services des ministères concernés ;
  • les instances normatives (Afnor, bureaux de normalisation) ;
  • le Cofrac, chargé de veiller à la qualité des raccordements aux étalons nationaux et, de plus en plus, d'accréditer des organismes chargés des opérations du contrôle métrologique.

Par ailleurs, bien avant la mondialisation à laquelle nous sommes confrontés aujourd'hui, la métrologie légale française a dû ou a su se concerter avec les autres instances au niveau international (Organisation internationale de métrologie légale, Union européenne, WELMEC, services homologues étrangers, instances internationales et européennes de normalisation traitant de métrologie, ISO, CEI, CEN, CENELEC,). Plus que jamais, aujourd'hui, il est impensable d'établir une réglementation métrologique nationale sans se préoccuper des autres et se concerter.

Le champ de la métrologie légale française

Les 37 catégories d'instruments de mesure soumises au contrôle de l'État par le décret n° 2001-387 du 3 mai 2001 modifié, relatif au contrôle des instruments de mesure sont :

  • Poids ;
  • Instruments de pesage à fonctionnement non automatique ;
  • Instruments de pesage à fonctionnement automatique ;
  • Compteurs d'eau froide ;
  • Compteurs d'eau chaude ;
  • Ensembles de mesurage de liquides autres que l'eau ;
  • Voludéprimomètres pour mesurage des volumes de gaz ;
  • Compteurs de volume de gaz ;
  • Ensembles de conversion de volume de gaz ;
  • Compteurs d'énergie électrique ;
  • Compteurs d'énergie thermique ;
  • Appareils permettant de déterminer les quantités de chaleur fournies pour le chauffage des locaux ;
  • Instruments équipant les installations thermiques en vue de réduirela pollution atmosphérique et d'économiser l'énergie ;
  • Mesures de capacité pour liquides ;
  • Mesures de capacité pour grains ;
  • Bouteilles utilisées comme récipients-mesures ;
  • Citernes, conteneurs et réservoirs récipients-mesures ;
  • Cuves de refroidisseurs de lait en vrac ;
  • Humidimètres pour grains de céréales et graines oléagineuses ;
  • Jaugeurs ;
  • Alcoomètres, aréomètres pour alcool et tables alcoométriques ;
  • Saccharimètres automatiques pour la réception des betteraves livrées aux sucreries et aux distilleries ;
  • Réfractomètres utilisés pour mesurer la teneur en sucre des moûts de raisin naturels ;
  • Ethylomètres ;
  • Mesures matérialisées de longueur ;
  • Instruments mesureurs de longueurs ;
  • Machines planimétriques ;
  • Chronotachygraphes ;
  • Taximètres ;
  • Cinémomètres de contrôle routier ;
  • Instruments destinés à mesurer la teneur en certains constituants des gaz d'échappement des véhicules à moteur ;
  • Instruments destinés à mesurer l'opacité des émissions des véhicules équipés de moteur Diesel ;
  • Manomètres utilisés pour le gonflage des pneumatiques des véhicules automobiles ;
  • Sonomètres ;
  • Ensembles de mesurage de masse de gaz ;
  • Thermomètres utilisés par les agents de l'État pour le contrôle de la température des denrées périssables ou à l'occasion d'expertisesportant sur les mêmes denrées ;
  • Instruments de mesure de la distance entre véhicules ou ensembles de véhicules.