ISO 9368-1:1990
(Main)Measurement of liquid flow in closed conduits by the weighing method — Procedures for checking installations — Part 1: Static weighing systems
Measurement of liquid flow in closed conduits by the weighing method — Procedures for checking installations — Part 1: Static weighing systems
Specifies methods of testing installations for flowrate measurement by the static weighing method. Table 1 lists the symbols of concern. The normative annexes A to E contain various examples for error estimation, assessment of the uncertainty and flowrate stability.
Mesure de débit des liquides dans les conduites fermées par pesée — Contrôle des installations de mesure — Partie 1: Installations statiques
La présente partie de l'ISO 9368 prescrit les méthodes de contrôle des installations de mesure du débit par pesée statique. Les méthodes de contrôle des installations de mesure par pesée dynamique sont données dans l'ISO 9368-2.
General Information
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Standards Content (Sample)
ISO
INTERNATIONAL
9368-1
STANDARD
First edition
1990-12-01
Measurement of liquid flow in closed conduits
by the weighing method - Procedures for
checking installations -
Part 1:
Static weighing Systems
par peshe - Con trOle des
Mesure de d&bit des liquides dans /es conduites fermees
installa tions de mesure -
Partie 7 : /ns tal/a tions s ta tiques
Reference number
ISO 9368-1 : 1990 (E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 9368-1 : 1990 (El
Page
Contents
. . .
Ill
Foreword .
lntroduction . iv
1
1 Scope .
1
2 Normative references .
1
3 Definitions and Symbols. .
1
3.1 Definitions .
3.2 Symbols . 1
1
4 Certification .
.................................................... 2
5 General principles
.......................................... 2
5.1 Main items of installation
...................................................... 2
5.2 Testliquid
5.3 Principle of verification . 2
5.4 Preliminary operations . 2
..................................... 2
6 Procedures for checking operations
Checking the weighing device . 2
6.1
6.2 Checking the divet-ter . 3
3
6.3 Checking the timer .
......................... 3
6.4 Checking the density measurement System.
................................... 3
6.5 Assessment of flowrate stability
Study of flow characteristics . 4
6.6
.................................... 4
7 Calculation of the Overall uncertainty
Annexes
A Estimation of systematic and random errors
introduced by the weighing device . 6
........................................... 9
B Study of diverter Operation.
.............. 12
C Assessment of flowrate stability within the integration interval
.............. 14
D Assessment of flowrate stability between integration intervals
16
E Study of flow characteristics. .
17
F Bibliography .
0 ISO 1990
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means, electronie or mechanical, including photocopying and microfilm, without Permission in
writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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ISO 9368-1 : 1990 (El
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member
body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in Iiaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all
matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to
the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires
approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
International Standard ISO 9368-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 30,
Measurement of fluid flow in closed conduits.
ISO 9368 will consist of the following Parts, under the general title A4easurement of
liquid flow in closed conduits b y the weighing method - Procedures for checking
ins tala Gons :
- Part 7 : Sta tic weighing s ystems
Part 2: D ynamic weighing s ystems
Annexes A, B, C, D and E form an integral part of this part. of ISO 9368. Annex F is for
information only.
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ISO9368-1 :1990 (El
Introduction
The weighing method of liquid flowrate measurement, as described in ISO 4185, is one
of the basic methods of measurement. lt is widely used in hydraulic research, in the
testing of Pumps and turbines and for flowmeter calibration.
To obtain comparative results when such measurements are carried out in various
installations, it is necessary to standardize the procedures for carrying out the
measurements and the tests.
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~- ~
ISO9368-1 : 1990 (E)
INTERNATIONAL STANDARD
Measurement of liquid flow in closed conduits by the
weighing method - Procedures for checking
installations -
Part 1:
Static weighing Systems
1 Scope 3.2 Symbols
This part of ISO 9368 specifies methods of testing installations The Symbols used in this part of ISO 9368 are given in table 1.
for flowrate measurement by the static weighing method.
Methods of testing by dynamic weighing are given in
Table 1 - Symbols
ISO 9368-2.
Symbol Quantity Dimensiod) SI unit
Random uncertainty, Dimen-
-
ER
relative value sionless
2 Normative references
Random uncertainty,
eR 2) 2)
absolute value
The following Standards contain provisions which, through
reference in this text, constitute provisions of this part of
Dimen-
Systematic uncertainty,
-
ES
ISO 9363. At the time of publication, the editions indicated
relative value sionless
were valid. All Standards are subject to revision, and Parties to
Systematic uncertainty,
agreements based on this part of ISO 9369 are encouraged to 2) 2)
es
absolute value
investigate the possibility of applying the most recent editions
m Mass M
of the Standards indicated below. Members of IEC and ISO kg
maintain registers of currently valid International Standards.
Volumetric flowrate Ls T-’ m3/s
QV
Mass flowrate M T-” kgls
4
‘1 Measurement of fluid flow in closed conduits rn
ISO4006:- ,
- Vocabulary and symbols.
Dimen-
Standard deviation,
-
s
relative value sionless
ISO 4185 : 1980, Measurement of liquid flow in closed conduits
Standard deviation,
s
2) 2)
- Weighing method.
absolute value
t T S
Time
ISO 5168 : 1978, Measurement of fluid flow - Estimation of
uncertainty 0 f a fl0 w-ra te measuremen t.
V Volume L3 m3
M L-3
Liquid density kg/m3
e
OIML - International Recommendation 33 : 1973, Conven-
tional values of the result of weighing in air.
1) M = mass; L = length; T = time.
2) The dimensions and units are those of the quantity for which
the uncertainty is stated.
3 Definitions and Symbols
3.1 Definitions 4 Certification
If the installation for flowrate measurement by the weighing
For the purposes of this part of ISO 9363, the definitions given
method is used for purposes of legal metrology, if shall be cer-
in ISO 4006 apply.
1) To be published. (Revision of ISO 4006 : 1977.)
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ISO 9368-1 : 1990 (El
ISO 4185 : 1980, subclause 6.2, covers methods for assessing
tified and registered by the national metrology Service. Such
installations are then subject to periodic inspection at stated the weighing device and diverter errors.
intervals. If a national metrology Service does not exist, a cer-
tified record of the basic measurement Standards (length, This part of ISO 9368 amplifies certain aspects of verification
mass, time and temperature), and error analysis in accordance and testing of the System. In particular, alternative procedures
are given for checking the weighing device (see 6.1 and an-
with this part of ISO 9368 and ISO 5168, may also constitute
certification for legal metrology purposes. nex A), checking the diverter (see 6.2 and annex B), checking
the timer (see 6.3), checking the density measurement System
The person responsible for carrying out the Checks shall (sec 6.4), assessment of flowrate stability (see 6.5 and an-
nexes C and D), study of flow characteristics (see 6.6 and an-
evaluate the results in accordance with this part of ISO 9368
and shall issue and sign a written report on the results. nex E), and calculating the Overall measurement uncertainty
(sec clause 7).
5 General principles
5.4 Preliminary operations
5.1 Main items of installation
Before undertaking the detailed Checks the following pre-
liminary operations shall be carried out:
Static weigh ing installations generally comprise the following
main i tems :
and written pro-
a) examine the technical description
cedures for operating the installation;
-
=Jmp,
-
b) check the characteristics of the main and auxiliary
test section,
instrumentation and equipment, and verify that it conforms
diverter,
with the characteristics given in the documentation;
weightank,
Order
c) check the Operation of the hydraulic System in to
weighing device,
establish a ny additional sources of error
receiving tank,
determine the operational flow range of the installation.
d)
- timer,
m operational flowrate of an i nstallation shall be
The maximu
-
one or more Pumps.
the lower of the following two values :
The requirements for these main items are specified in
a) the maximum flowrate which tan be produced by the
ISO 4185.
flow supply System when operating in a flow circuit with
minimum hydraulic resistance;
5.2 Test liquid
b) the flowrate corresponding to the minimum allowable
time for filling the weightank up to its maximum level, the
Clean water is generally used as the test liquid when verifying
minimum time having to satisfy the requirements given in
installations for flowrate measurement by the weighing
ISO 4185 : 1980, subclause 3.3, i.e. 30 s.
method.
Other liquids may be employed provided that the liquid vapour
6 Procedures for checking operations
pressure is low enough to make vaporization effects negligible.
For practical reasons (particularly to limit the drainage time of
6.1 Checking the weighing device
the weightank) it is recommended that the kinematic viscosity
of the liquid does not exceed about 35 x 10 -6 m2/s.
The mass of liquid collected is determined by weighing the
weightank before and after the diversion period (double
5.3 Principle of verification
weighing) and the tare is then subtracted from the gross
weight.
of a System, tests are carried out to
Following the construction
Checking of the weighing device used with the double
assess the systematic and random errors.
weighing method shall allow the determination of the correc-
tions to be applied and the systematic and random uncertain-
Further tests are conducted at regularly established intervals to
ties due to the weighing device. Procedures for assessing these
determine the errors and to compare them with the previous
uncertainties are given in detail in ISO 4185 and annex A of this
results to determine the required intervals between successive
part of ISO 9368.
Checks.
The general principle of the verification of flow calibration 6.1.1 Checking by means of Standard weights
Systems is to check separately the errors for each item of the
In Order to check the weighing device, Standard weights of a
installation and to combine them to determine the Overall
total mass not less than the maximum possible mass of liquid
uncertainty of the whole installation.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 9368-1 : 1990 0
collected shall be used whenever possible. The maximum per- in ISQ 4185 : 1980, subclauses 6.2.1.3 and 6.2.2.2, and an-
missible error of the Standard weights shall be 20 % or less sf nex A, or alternatively by the method given in annex B o-5 this
the expected uncertainty of the weighing device.
part of ISO 9368.
lf the total mass of the Standard weights used in the process of
6.3 Checking the timer
verification is less than the maximum possible mass of liquid
collected, then a method of successive substitution may be
Any error in calibrating the timer will g ive a systematic error in
used for checking the weighing device. In this case, the total of
the measurement of the filling time of the weightank.
the Standard weights shall not be less than 25 % of the maxi-
mum possible mass of liquid to be weighed. Nevertheless, this
In Order to ensure that the random error in the measurement of
value of 25 % may be reduced provided that it is possible to
the filling time due to the timer may be neglected, the
determine experimentally, according to the repeated pro-
discrimination of the timer shall be such that the error is less
cedures of successive substitution, that the required accuracy
than 0,Ol % Bor the minimum filling time of the weightank (i.e.
is achieved.
for instance 3 ms for a minimum filling time of 30 s). lt is poss-
ible to obtain reading errors of less than Q,Ol % using interp-
When a high accuracy is required, the effects of aerostatic
olation methods such as the so-called double Chronometer
buoyancy on the Standard weights and test liquid shall be taken
method (see ISO 7278-3).
into account in accordance with OIML Recommendation 33
and ISO 4185.
6.4 Checking the density measurement system
6.1.2 Checking by means sf Standard volumetric tanks
If volume flowrates corresponding to known mass flowrates are
required, the density of the liquid shall be measured with the
In certain cases, for instance for large capacity weightanks or
required accuracy. Such accuracy is difficult to achieve with
when some structures are not completely immersed according
liquids having a high thermal expansion coefficient. Techniques
to the amount of water stored in the weightank, it is better to
for measuring density and the method for calculating the cor-
check the weighing device by means of Standard volumetric
responding errors are given in ISO 4185 : 1980, subclauses 3.5
tanks, the volume of which shall be between 5 % and ‘IO % of
and 6.2.1.4.
the maximum volume stored in the weightank.
lt is then necessary to known the density of the water for the
6.5 Assessment of flowrate stability
measurement conditions with an uncertainty less than 0,Ol %.
This implies in particular the determination of the water
lt is desirable to determine the stability of the flowrate in the
temperature with an uncertainty less than 0,5 OC.
test section for certain applications of weighing Systems. The
stability assessment will indicate the operational efficiency of
The checking procedure is identical to that used with Standard
any flowrate stabilization System, including devices for
weights (sec 6.1.1).
damping out flowrate instabilities, the spectrum of which may
cover a wide frequency band.
6.2 Checking the diverter
Various techniques are available for evaluating flowrate stab-
ility. One method which gives successful results is to install a
Before starting testing, the diverter shall be checked at
low inertia turbine flowmeter in the circuit, preferably one with
minimum and maximum flowrates to ensure that no splashing
an enhanced pulse output frequency to give improved
occurs when diverting the flow or measuring the flowrate.
discrimination. The turbine meter shall have an inherent stab-
Splashing of liquid is not permitted. (Splashing of liquid to the
ility better than the anticipated flowrate stability of the System.
non-operational channel of the diverter tan Cause unacceptably
large errors. )
Flowrate stability tan be assessed either within the integration
(or diversion) interval or between integration intervals. Dif-
The proximity of the nozzle outlet to the Splitter plate of the
ferent techniques are involved for the two applications, as
diverter tan give rise to flowrate variations due to pressure fluc-
detailed in 6.5.1 and 6.5.2.
tuations. This shall be determined by measuring any pressure
variations in the Pipeline at maximum flowrate with the diverter
in a fixed Position. Abnormal fluctuations of pressure in the
6.5.1 Flowrate stability within the integration interwal
Pipeline shall not occur.
A suitable turbine meter with frequency or pulse output is
The diverter shall be visually inspected for effective sealing
installed in the circuit to assess the flowrate stability within the
(Ieaktightness) at a pressure equal to the working pressure. In
integration interval. Alternatively, a different type of meter may
cases where a very small leakage tan be tolerated, the leakage
be used provided that it has good short-term stability,
mass shall be collected and determined over a normal diversion
reasonably fast response characteristics, and an output suitable
period. Since the leakage mass may depend on flowrate,
for recording or reading over short intervals of time. The
measurements shall be carried out at minimum, mid-range and
flowrate stability shall be determined at a number of flowrates
maximum flowrates (see clause B. 1 for details of the calculation
over the operating range of the System.
procedure).
Once the flowrate has stabilized, the diverter shall be actuated
After these chec systematic a nd random errors produced by to Start the Chronometer. When the flowmeter output Signal is
ks,
methods described
the d iverter shall be determined, employing representative of a flowrate, the Signal shall be recorded at
3
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ISO 9368-1 : 1990 (EI
least once per second; 60 such recordi shall be taken over
7 Calculation of the Overall uncertainty
WS
the integration interval.
The systematic and random components of uncertainty shall be
determined in accordance with the procedures in clause 6 and
This procedure shall be repeated at the other selected
annexes A to D of this part of ISO 9368.
flowrates. The results obtained shall be analysed according to
the method given in annex C, where a worked example is
Whenever possible, systematic errors shall be corrected before
presented.
subsequent measurements are made. Any remaining systematic
uncertainties shall be evaluated as described in ISO 4185 : 1980,
subclause 6.2.1 and annex C.
6.5.2 Flowrate stability between integration intervals
The relative systematic uncertainty E, is given by
For certain applications, it may be necessary to determine the
longer-term flowrate stability, in which case different tech-
E, = (E$ + E2 + E2 + Eg4p2
niques are required. A meter with a medium-term stability bet-
S2 S3
ter than that expected for the System shall be installed in the
where
test section. A good quality turbine meter or an electro-
magnetic flowmeter with good zero stability is suitable. The
is the relative systematic uncertainty of the weighing
procedure is described in annex D, which also includes a worked
device (see 6.1 and annex AI;
example.
is the relative systematic uncertainty of the diverter
Es2
Operation (see 6.2 and annex BI;
6.5.3 Application of flowrate stability assessments
is the relative systematic uncertainty of the diverter
The derived value for S, (the relative Standard deviation of the ES3
leakage (sec 6.2 and annex BI;
random error component, as detailed in annex C) should only
be used as a guide in assessing the Overall random uncertainty
is the relative systematic u
ncertainty of the density
of the System. For example, if the weighing method is used for
Es4
determination (sec 6.4).
calibrating flowmeters, then the contribution of the S, value to
the Overall random uncertainty depends on the type of
lt should be noted that ESA is only taken into consideration if
flowmeter being calibrated and the method used for measuring
the volume flowrate rather than the mass flowrate is being
its mean output over the weightank filling time.
measured.
If a turbine meter is being calibrated using the total number of
The relative random uncertainty E, is given by
pulses to integrate the flowrate, then the contribution of
flowrate instability to the total measurement error may be con-
E, = t* (Sf + S; + SS + S;)"2
sidered to be negligible. Conversely, a differential pressure
primary flow device with its output read as a Single instan-
taneous reading may require the inclusion of the whole of the
S, term.
is the relative Standard deviati on of the ran dom error of
Sl
the weighing device (sec 6 .l and annex A)
The assessment of flowrate stability between integration inter-
vals may be of interest for checking the long-term flowrate
is the relative Standard deviation of the ran dom error of
S2
stability and for determining the effectiveness of any stabilizing
6.2 and annex BI;
the diverter Operation (sec
devices in the System. lt may be important if a stable flowrate is
required over a long period of time such as for pump or water
is the relative standa rd deviation of the ran dom error of
turbine testing.
the diverter leakage (sec 6. 2 and annex
BI;
Thus the necessity or not of taking into account any errors due
is the relative Standard deviation of the ran dom error of
S4
to instability of the flowrate will depend on the device under
the density determination ( see 6.4);
test or the purpose of the installation.
t* is Student’s variable, given in table 2, for the appro-
Where flowrate instability is likely to affect seriously flowrate
priate number of degrees of freedom.
measurements, the analysis of errors shall include its effects.
If the flowrate instability is liable to affect the test results, it may
be necessary to take into account S, and possibly Se (sec 6.5,
6.6 Study of flow characteristics
and annexes C and D).
If a weighing System is used for calibrating flowmeters it may
The Overall uncertainties in the flow measurement should
rate
be of importante to know the characteristics of the flow
be quoted as two separa te values :
through the calibration test line.
random uncertainty, E,
techniques for measuring
Annex E gives details of various
required flow characteristics. systematic uncertainty, Es
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 9368-1 : 1990 (El
Table 2 Alternatively, the Overall uncertainty tan be expressed as a
- Student3 t* distribution for warious degrees
combination of uncertainties :
of freedom and 95 % confidence level
E = (E2 + E2)‘i2
R S
where the random uncertainty has 95 % probability. The Overall
random uncertainty (ER)95 shall then be quoted separately, in
accordance with the requirements of ISO 5168.
60 2,000
Co 1,960
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 9368-1 : 1990 (El
Annex A
(normative)
Estimation of systematic and random errors introduced
by the weighing device
The most commonly used direct weighing System is the where y2 is typically 5 for values at maximum loading and with
. steelyard. ISO 4185 gives a method for determining the an empty measuring tank, and 10 for other load values.
systematic and random errors of this type of weighing
for the expression
The resulting values of Am and sAy71
machine. The following method is an alternative technique -
(m + R,) are used su bsequently with inte rpolation I When the
which also covers other direct weighing Systems.
is required for the relationships between
highest accuracy
-
Am and and (m + R,), it is recommended
Im + R, ), and sArrl
that equations be calculated using the least squares method.
A.1 Experimental procedure
As the fluid mass M, collected in the tank (or discharged from
the tank), is expressed by the differente between two
The weighing device is successively loaded with Standard test
weighings then
weights, then unloaded. The error values are determined at
every loading and unloading at not less than 10 uniformly
M = R, - R, . . . (4)
distributed load values beginning from zero up to the maximum
load value (the maximum load value is equal to the differente
where R1 and R2 are the readings of the weighing device.
between the maximum weighing limit of the weighing machine
and the mass of the unloaded measuring tank).
Error values are determined from
-
account of the average systematic errors derived above.
Ami = R,i - (m + R,) . . . (1)
The remaining systematic uncertainty during a subsequent
measurement is due to the random component of the
systematic error observed during the calibration procedure plus
is the error of the ith measu rement at load (m + RJ;
Ami
any uncertainty in the masses of the Standard weights. When
the uncertainty in the masses of the Standard weights may be
the weighing device at the ith
R mi is the reading of
neglected, as is often the case, the systematic uncertainty in a
measuremen t of Standard weights of mass rn ;
Single mass measurement is given by
1/2
m is the mass of the Standard weights;
+ Sarn2 . . . (5)
is the mean of the Roivalues obtained, where R,i is the
Ro
where
reading of the weighing device at the ith measurement of
the empty measuring tank.
are vahes of SAm corresponding to R, and
t* is Student’s t for y2 - 1 degrees of freedom.
A.2 Estimation of the uncertainty of a mass
The Standard deviation, s, of the random error in a Single fluid
measurement carried out by double weighing
mass measurement, M, may be assumed to be equal to the
Standard deviation of the readings at the Same load during the
The arithmetical mean error value Am and the Standard devia-
calibration procedure :
tion sArn of the weighing device error are calculated for every
1/2
load from
s = s2 + s2 . . .
(6)
Am2
hm1
The relative values of the systematic uncertainty Es, and the
1 n
Standard deviation SI of the random error are obfained as
Am = -r Ami . . . (2)
n-
follows :
i=l
es
Es1 = - . . .
n 11/2 (7)
r
M
(Ami - Am12
c
s, = 5
. . .
(3) . . . (8)
SAm =
M
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
60 9368-1 : 1990 (El
Using interpolation for values of Ami, Am2, sA,nl and sAm2
A.3 Worked example
the following results are obtained :
corresponding to R, and R,,
A weighing device with a tare of 1 100 kg was tested with ten
1,2 - 0,6
loading and unloading cycles; the
1 000 kg weights over five
kg
= + - x (8 620 - 8 100) = 0,9
Am, 0,6 9 100 -- 8 100
in table A.2.
results obtained are shown
The ValueS Of sAin as a function of (m + R,) are obtained from
0,3 - 3,l
Am2 = 3,l + x (3 235 - 3 100) = 2,7 kg
equation (3) and are given in table A.l.
4 100 - 3 100
3,3 - 3,6
= 3,4 kg
sAml = 3,6 + x (8 620 - 8 100)
Table A.l - Values of SA,, as a function
9 100 - 8 100
-
of (m + R,)
1,9 - 3,6
SAV12 = 3,6 + x (3 235 - 3 100) = 3,4 kg
(m + R,)
SAr?l
4 100 - 3 100
kg kg
2 100 25
Correction to be applied to the fluid mass measurement:
3 100 3,6
4 100 13
- (0,9 - 2,7) = + 1,8 kg
5 100 3,O
6 100 3,7
Systematic uncertainty :
7 100 319
8 100
3,6
2,262
= 3,4 kg
9 100 3,3 es = - (3 42 + 3 42)“2
f
gö- f
IO 100
33
11 100 316
(the error in the mass of the Standard weights is taken as
negligible), i.e.
3,4
Assuming that the following weighing data were obtained 6 or 0,06 %
Es1 = - - - 0,000
5 386,8
R, = 8620kg
Standard deviation of the random error:
kg
R2 = 3 235
s = (3,42 + 3,42)1’2 = 48 kg
then
i.e.
kg
M = 8 620 - 3 235 = 5 385
4,8
%
SJ = - = 0,000 9 or 0,09
5 386,8
---------------------- Page: 11 ----------------------
00
Example of measurement results of a weighing device test
Table A.2 -
Values in kilograms
Standard
weight Weighing device reading, K,; or K,, Weighing device error, Am;
Al71 (177 + R,
added
- - _ - --.- -~ ~- ~-- _---- ~-~
~-~ ~--
i=l i=2 i=3 i=4 i=5 i=6 i=7 k-8 i=9 i=l i=2 i=3 i=4 i=5 i=6 i=7 i=8 i=9 i = IO
1
--
0 1 102 1 100 1 100 1 098 1 100 +2 0 0 -2 0 0 1 100
2 102 2 097 2 098 +2 +2 +3 +2 +5 -2 -3 -2 0 0 +0,7 2 100
1 000 2 102 2 102 2 103 2 105 2 098 2 100 2 100
3 103 3 103 3 105 3 100 3 105 3 103 3 102 3 103 3 102 3 105 +3 +3 +5 0 +5 +3 +2 +3 +2 +5 +3,1 3 100
2 000
3 000 4 103 4 102 4 102 4 100 4 098 4 098 4 098 4 100 4 102 4 100 +3 +2 +2 0 -2 -2 -2 0 +2 0 +0,3 4 100
5 102 0
4 000 5 100 5 100 5 100 5 105 5 100 5 097 5 097 5 095 5 103 0 0 +5 0 -3 -3 -5 +2 +3 -0,l 5 100
6 102 6 105 6 103 6 102 6 100 6 100 6 095 6 095 6 097 +5 +2 +5 +3 +2 0 0 -5 -5 -3 +0,4 6 100
5 000 6 105
6 000 7 102 7 103 7 105 7 106 7 102 7 100 7 097 7 097 7 098 7 094 +2 +3 +5 +6 +2 0 -3 -3 -2 -6 +0,4 7 100
8 106 8 105 8 094 8 098 8 100 8 100 8 102 +3 0 -2 +6 +5 -6 -2 0 0 +2
7 000 8 103 8 100 8 098 +0,6 8 100
8 000 9 106 9 103 9 097 9 100 9 105 9 100 9 102 9 098 9 103 9 098 +6 +3 -3 0 +5 0 +2 -2 +3 -2 +1,2 9 100
IO 097 +2 +3 +2
9 000 IO 105 IO 102 IO 103 IO 095 IO 102 IO 103 IO 095 IO 105 IO 098 +5 -5 +3 -5 +5 -3 -2 +0,5 IO 100
IO 000 11 102 11 102 11 103 11 105 11 103 +2 +2 +3 +5 +3 11 100
+3,0
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 9368-1 : 1990 (E)
Annex B
(normative)
Study of diverter Operation
B.1 Experimental procedure B.2 Assessment of the uncertainty due to the
diverter
The following method may be used when the diverter either
For every series of time measurements t, and t2, the average
-
Starts or Stops the timer under conditions different from those
values tl and t2, Standard deviations S2 and S3 and dif-
specified in ISO 4185.
ference At are calculated from
Figure B.1 illustrates the filling of a weightank when the
flowrate is measured using a diverter System. The timer may be tli
c
i= 1
started at various Points such as 1 or 4, and stopped at Points -
t, = ~
such as 5 or 8.
...
ISO
NORME
9368-l
INTERNATIONALE
Première édition
1990-12-01
Mesure de débit des liquides dans les conduites
Contrôle des installations
fermées par pesée -
de mesure -
Partie 1 :
Installations statiques
Measurement of liquid flow in closed conduits by the weighing method -
Procedures for checking installations -
Part 1: Static weighing systems
Numéro de référence
ISO 9368-l : 1990 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IsO9368-1 :1990 (FI
Sommaire Page
iii
Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Références normatives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................... 1
3 Définitions et symboles
1
3.1 Définitions .
1
3.2 Symboles. .
4 Agrément. 1
................................................... 2
5 Principes généraux
................................ 2
5.1 Eléments principaux de l’installation
2
..................................................
5.2 Liquide d’essai
......................................... 2
5.3 Principe des vérifications
2
..........................................
5.4 Opérations préliminaires
................................... 2
6 Exécution des opérations de contrôle.
............................................ 2
6.1 Contrôle de la bascule
............................................. 3
6.2 Contrôle du partiteur
3
6.3 Contrôle du chronomètre .
6.4 Contrôle du système de mesurage de la masse volumique. . 3
.................................. 3
6.5 Estimation de la stabilité du débit
.......................... 4
6.6 Etude des caractéristiques de l’écoulement
4
7 Calcul de l’incertitude globale sur la mesure du débit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Estimation des erreurs systématiques et aléatoires dues à la bascule . . . . . . . . . 6
B Controle du fonctionnement du partiteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Estimation de la stabilité du débit dans l’intervalle d’intégration . . . . . . . . . . . .
12
D Estimation de la stabilité entre les intervalles d’intégration. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
16
E Contrôle des caractéristiques de l’écoulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
1som68-1 :1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9368-l a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées.
L’ISO 9368 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesure de
débit des liquides dans les conduites fermées par pesée - Contrôle des ins tala tions de
mesure :
-
Partie 7 : /ns tala tions statiques
-
Partie 2: /ns tala tions dynamiques
Les annexes A, B, C, D et E font partie intégrante de la présente partie de I’ISO 9368.
L’annexe F est donnée uniquement à titre d’information.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Introduction
La méthode de mesure du débit des liquides par pesée décrite dans I’ISO 4185 est une
des méthodes fondamentales de mesurage. Elle est largement utilisée dans les essais
de recherche hydraulique, les essais des pompes et des turbines ainsi que pour I’étalon-
nage des débitmètres.
Pour que les mesurages effectués sur différentes installations conduisent à des résul-
tats comparables, il est nécessaire de normaliser les conditions d’exécution des mesu-
rages et des essais.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 9368-l : 1990 (FI
Mesure de débit des liquides dans les conduites fermées
par pesée - Contrôle des installations de mesure -
Partie 1 :
Installations statiques
1 Domaine d’application 3.2 Symboles
La présente partie de I’ISO 9368 prescrit les méthodes de con- Les symboles utilisés dans la présente partie de I’ISO 9369 sont
trôle des installations de mesure du débit par pesée statique. donnés au tableau 1.
Les méthodes de contrôle des installations de mesure par pesée
dynamique sont données dans I’ISO 9368-2.
Tableau 1 - Symboles
Symbole Grandeur Dimensionl) Unité SI
Incertitude aléatoire, Sans
2 Références normatives ER
en valeur relative dimension -
Incertitude aléatoire,
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
PR 2) 2)
en valeur absolue
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 9368. Au moment
Incertitude systémati- Sans
ES
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
que, en valeur relative dimension -
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
Incertitude systémati-
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 9368 sont invitées
es 2) 2)
que, en valeur absolue
à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récen-
tes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de m Masse M
kg
I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
Débit-volume L3 T-’ m3/s
%f
vigueur à un moment donné.
Débit-masse M T-’ kg/s
an
-11, Mesure de débit des fluides dans les conduites
Is04006:
Écart-type en Sans
s
fermées - Vocabulaire et symboles.
valeur relative dimension -
Écart-type en valeur
ISO 4185 : 1980, Mesure de debit des liquides dans les condui-
s
2) 2)
absolue
tes fermées - Méthode par pesée.
t Temps T S
ISO 5168 : 1978, Mesure de débit des fluides - Calcul de
V Volume L3 m3
l’erreur limite sur une mesure de débit.
Masse volumique
e M L-3 kg/m3
du liquide
OIML - Recommandations internationale no 33 : 1973, Valeur
conventionnelle du résultat des pesées dans l’air.
1) M = masse; L = longueur; T = temps.
2) Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur corres-
pondante.
3 Définitions et symboles
3.1 Définitions 4 Agrément
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 9369, les défini- Si l’installation de mesure par pesée est utilisée pour les besoins
tions données dans I’ISO 4006 s’appliquent. de la métrologie légale, elle doit être agréée par les services
1) À publier. (Révision de I’ISO 4006 : 1977.)
---------------------- Page: 5 ----------------------
IsO 9368-l : 1990 (FI
L’ISO 4185 : 1980, paragraphe 6.2, décrit les méthodes d’esti-
métrologiques nationaux. De telles installations sont alors sou-
mation des erreurs dues à la bascule et au partiteur.
mises à des inspections périodiques, à intervalles fixes. À
défaut de service métrologique national, une certification des
mesures physiques de base (longueur, masse, temps et tempé- La présente partie de I’ISO 9368 développe plus en détail cer-
rature) et une analyse des erreurs selon les prescriptions de la
tains aspects de la vérification et du contrôle de l’installation.
présente partie de I’ISO 9368 et de I’ISO 5168 peuvent tenir lieu
On trouvera en particulier différentes procédures permettant
d’agrément au regard de la métrologie légale.
d’effectuer le contrôle de la bascule (voir 6.1 et annexe A), le
contrôle du partiteur (voir 6.2 et annexe B), le contrôle du chro-
La personne responsable des essais doit évaluer les résultats nomètre (voir 6.31, le contrôle de l’appareillage de mesure de la
des contrôles conformément à la présente partie de I’ISO 9368, masse volumique (voir 6.41, l’estimation de la stabilité du débit
rédiger et signer un rapport écrit de ces contrôles.
(voir 6.5 et annexes C et D), l’étude des caractéristiques de
l’écoulement (voir 6.6 et annexe E) et le calcul de l’incertitude
globale de mesure (voir article 7).
5 Principes généraux
5.4 Opérations préliminaires
5.1 Élbments principaux de l’installation
comprennent Avant d’entreprendre les opérations de contrôle détaillées, il
Les installations de mesure par pesée statique
faut procéder aux opérations préliminaires suivantes :
cipaux suivants :
d’habitude les éléments prin
-
un réservoir d’alimentation,
a) examiner la description techniq ue de 1’ ‘instal lation et les
instructions pour son exploitation ;
-
une section d’essai,
-
un partiteur,
b) vérifier les caractéristiques des appareillages et des
équipements principaux et auxiliaires utilisés sur I’installa-
-
une cuvée de pesée,
tion et leur conformité avec celles indiquées dans la docu-
-
une bascule,
mentation ;
-
un réservoir de vidange,
c) vérifier le fonctionnement de l’installation hydraulique
-
un chronomètre,
afin de mettre en évidence toute source d’erreur supplémen-
taire ;
-
une ou plusieurs pompes.
déterminer la gamme de débit de l’installation.
d)
Les spécifications requises pour ces éléments sont indiquées
dans I’ISO 4185.
Le débit maximal d’une installation don née doit être égal à la
plus petite des deux valeurs suivantes:
5.2 Liquide d’essai
a) le plus grand débit que peut fournir le système d’alimen-
C’est habituellement l’eau pure qui est utilisée comme liquide
tation lorsqu’il débite dans un circuit de résistance hydrauli-
d’essai pour la vérification des installations de mesure par
que minimale;
pesée.
b) le débit correspondant au temps minimal admissible
D’autres liquides peuvent être utilisés, si leur pression de
pour remplir la cuve de pesée à son niveau maximal, ce
vapeur est assez faible pour que l’effet de l’évaporation puisse
temps minimal devant être conforme aux prescriptions de
être négligé. Pour des raisons pratiques (notamment pour limi-
I’ISO 4185 : 1980, paragraphe 3.3, c’est-à-dire 30 s.
ter le temps d’égouttage de la cuve de pesée), il est recom-
mandé que la viscosité cinématique du liquide n’excède pas
35 x lO-s m2/s environ.
6 Exécution des opérations de contrôle
5.3 Principe des vhifications
6.1 Contrôle de la bascule
en
Après sa construction, l’installation est soumise à des
La masse du liquide recueilli est déterminée en pesant la cuve
vue d’estimer les erreurs systématiques et aléatoires.
de pesée avant et après son remplissage (double pesée), après
quoi la masse de la cuve avant remplissage (tare) est soustraite
Des essais ultérieurs sont effectués à intervalles réguliers afin
de la masse brute de la cuve remplie.
de déterminer les erreurs et de les comparer aux résultats précé-
dents pour déterminer l’intervalle d’essai nécessaire entre les
Le contrôle de la bascule utilisée en méthode de double pesée
contrôles.
doit permettre de déterminer les corrections à appliquer et les
incertitudes systématique et aléatoire dues à la bascule. Des
Le principe général de la vérification des installations consiste à
méthodes permettant d’évaluer ces incertitudes sont exposées
déterminer séparément les erreurs dues à chaque élément de
l’installation et à les combiner en vue d’évaluer l’incertitude glo- en détail dans I’ISO 4185 et à l’annexe A de la présente partie de
I’ISO 9368.
bale de l’ensemble de l’installation.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
Iso 9368-l : 1990 (FI
Après ces contrôles, il est nécessaire de déterminer les erreurs
6.1.1 Contrôle par des poids étalons
systématiques et aléatoires dues au partiteur en utilisant les
Pour contrôler la bascule, on doit utiliser chaque fois que possi-
méthodes décrites en 6.2.1.3 et 6.2.2.2 et dans l’annexe A de
ble des poids étalonnés dont la masse totale est au moins égale
I’ISO 4185 : 1980 ou la méthode décrite dans l’annexe B de la
à la masse maximale possible du liquide recueilli. L’erreur maxi-
présente partie de I’ISO 9368.
male admissible des poids étalons ne doit pas dépasser 20 % de
l’erreur prévisible pour la bascule.
6.3 Contrôle du chronomètre
Si la masse totale des poids utilisés lors du contrôle est infé-
Toute erreur d’étalonnage du chronomètre entraîne une erreur
rieure à la masse maximale possible du liquide, on peut utiliser
systématique sur la mesure du temps de remplissage de la cuve
une méthode par substitution pour contrôler la bascule. Dans
de pesée.
ce cas, la masse totale des poids étalons doit être au moins
égale à 25 % de la masse maximale possible du liquide. Néan- Pour que l’erreur aléatoire sur la mesure du temps de remplis-
moins, cette valeur de 25 % peut être réduite, à condition qu’il sage due au chronomètre puisse être négligée, il faut que la
soit possible de déterminer expérimentalement suivant la procé- résolution du chronomètre soit telle que l’erreur soit inférieure à
dure de substitution successive que l’exactitude recherchée est 0,Ol % pour le temps de remplissage minimal de la cuve (soit
obtenue. par exemple 3 ms pour un temps de remplissage minimal de
30 s). Des erreurs de lecture inférieures à 0,Ol % peuvent être
Si l’on recherche une grande exactitude, les effets de la pous-
obtenues à l’aide de méthodes d’interpolation, telles que les
sée aérostatique sur les poids d’étalonnage et sur le liquide
méthodes du double chronométrage (voir ISO 7278-3).
d’essai doivent être pris en compte conformément à la Recom-
mandation OIML 33 et à I’ISO 4185.
6.4 Contrôle du système de mesurage de la masse
volumique
6.1.2 Contrôle par des réservoirs volumétriques étalons
Si l’on veut obtenir le débit-volume correspondant au débit-
Dans certains cas, par exemple pour les cuves de grande capa-
masse mesuré, il faut déterminer la masse volumique du liquide
cité ou lorsque certaines structures sont plus ou moins immer-
avec l’exactitude requise. II est difficile d’obtenir une telle exac-
gées selon la quantité d’eau contenue dans la cuve, il peut être
titude avec des liquides ayant un coefficient d’expansion ther-
préférable de contrôler la bascule à l’aide de réservoirs volumé-
mique élevé. Les méthodes de mesurage de la masse volumi-
triques étalons dont le volume doit être de l’ordre de 5 % à
que et de calcul de l’erreur correspondante sont décrites dans
10 % du volume maximal contenu dans la cuve.
I’ISO 4185: 1980, paragraphes 3.5 et 6.2.1.4.
II est alors nécessaire de connaître la masse volumique de l’eau
6.5 Estimation de la stabilité du débit
dans les conditions de la mesure avec une exactitude meilleure
que 0,Ol %. Ceci nécessite en particulier de connaître la tempé-
Dans certains cas d’utilisation des installations de pesée, il est
rature de l’eau avec une exactitude au moins égale à 0,5 OC.
important de connaître la stabilité du débit dans la section
d’essai. L’estimation de la stabilité permettra de juger I’effica-
La procédure de contrôle est identique à celle utilisée avec des
cité de tout dispositif de stabilisation, y compris les dispositifs
poids étalons (voir 6.1.1).
d’amortissement des pulsations de débit dont le spectre peut
couvrir une large bande de fréquences.
6.2 Contrôle du partiteur
Différents procédés peuvent être utilisés pour estimer la stabi-
lité du débit. Une méthode qui fournit des résultats positifs con-
Avant les essais, le fonctionnement du partiteur doit être vérifié
siste à installer dans le circuit un débitmètre à hélice de faible
aux débits maximal et minimal en vue d’assurer qu’il ne se pro-
duit pas de rejaillissement du liquide lors du basculement du inertie ayant si possible une fréquence de sortie élevée afin
d’obtenir une meilleure résolution. La stabilité intrinsèque du
partiteur et de la mesure du débit. Le rejaillissement du liquide
n’est pas permis. (Le rejaillissement du liquide dans la branche débitmètre doit être meilleure que la stabilité attendue du débit
de l’installation.
hors service du partiteur peut entraîner des erreurs inaccepta-
bles. 1
La stabilité du débit peut être estimée soit dans l’intervalle
d’intégration (temps de remplissage de la cuve de pesée), soit
La proximité de I’ajutage et de la cloison du partiteur peut pro-
entre les intervalles d’intégration. Des procédés différents,
voquer des variations du débit dues aux fluctuations de pres-
décrits en 6.5.1 et 6.5.2, sont utilisés dans chacun de ces cas.
sion. Ceci doit être vérifié en mesurant les variations éventuelles
de pression dans la tuyauterie au débit maximal, le partiteur
étant fixe. II ne doit pas se produire de fluctuations anormales
6.5.1 Stabilité du débit dans l’intervalle d’intégration
de pression dans la tuyauterie.
Afin d’estimer la stabilité du débit durant un intervalle d’intégra-
Le partiteur doir être contrôlé visuellement pour s’assurer de sa
tion, un débitmètre à hélice avec une sortie en fréquence (ou en
parfaite étanchéité sous une pression égale à la pression de ser-
impulsions) est installé dans le circuit. Un autre type de débit-
vice. Si une très petite fuite peut être tolérée, il faut recueillir
mètre peut être utilisé à condition qu’il possède une bonne sta-
celle-ci pendant la durée normale d’un remplissage et détermi- bilité à court terme, une réponse raisonnablement rapide et un
ner sa masse. Comme le débit de fuite peut dépendre du débit
signal de sortie permettant l’enregistrement ou la lecture dans
de l’installation, des mesures doivent être effectuées aux débits de petits intervalles de temps. La stabilité du débit doit être véri-
minimal, moyen et maximal (le détail de cette procédure est
fiée pour plusieurs valeurs du débit dans l’étendue de fonction-
donné à l’article B. 1 de l’annexe B).
nement de l’installation.
---------------------- Page: 7 ----------------------
1s0 9368-l : 1990 (FI
L’annexe E donne des précisions sur différentes
Le débit étant stabilisé, le partiteur doit être actionné, ce qui méthodes de
met en marche le chronomètre. Lorsque le signal de sortie du mesure d es caractéristiques de l’écoulement.
débitmètre est représentatif d’un débit, l’enregistrement de ce
signal doit être fait au moins une fois par seconde; en outre,
60 enregistrements ainsi effectués doivent être recueillis pen-
dant l’intervalle d’intégration. 7 Calcul de l’incertitude globa
e sur la mesure
du débit
Cette procédure doit être répétée pour d’autres valeurs du
débit. Les résultats obtenus doivent être analysés conformé-
Les composantes systématiques et aléat lires de l’incertitude
ment à l’annexe C qui comprend aussi un exemple de calcul.
doivent être déterminées conformément
aux méthodes indi-
quées dans l’article 6 et les annexes A à D.
6.5.2 Stabilité du débit entre les intervalles d’intégration
Toutes les fois que possible, les erreurs systématiques mesurées
doivent être utilisées pour déduire les corrections à appliquer
Pour certaines applications, il est nécessaire d’estimer la stabi-
aux mesures ultérieures. Toutes les incertitudes systématiques
lité du débit au cours d’une période plus longue; on doit alors
restantes doivent être évaluées comme décrit en 6.2.1 et dans
procéder différemment. Dans la section d’essai, il faut installer
l’annexe C de I’ISO 4185 : 1980.
un débitmètre dont la stabilité à moyen terme est meilleure que
celle attendue de l’installation. Dans ce but, on peut utiliser un
L’incertitude systématique relative,
E,, est obtenue par la for-
débitmètre de bonne qualité de type à hélice ou électromagnéti-
mule suivante :
que ayant une bonne stabilité du zéro. La méthode d’essai est
décrite dans l’annexe D qui comprend aussi un exemple de
Es = (E& + E2 + E2 + Eg4P2
calcul.
s2 s3
où
6.5.3 Prise en compte de l’estimation de la stabilité
du débit
est l’incertitude systématique relative due à la bascule
Es1
(voir 6.1 et annexe A);
Dans le calcul de l’incertitude aléatoire globale de l’installation,
c’est seulement à titre indicatif qu’il faut considérer la valeur
est l’incertitude systématiq ue relative due au fonctio n-
Es2
ainsi obtenue pour S5 (écart-type relatif de la composante aléa-
nement du partiteur (
voir 6.2 et annexe B)
toire de l’erreur, comme il est exposé dans l’annexe C). Par
exemple, si la méthode par pesée est utilisée pour l’étalonnage
est l’incertitude systématique relative due à la fuite du
E,,
de débitmètres, la contribution de la valeur S5 à l’incertitude
partiteur (voir 6.2 et annexe B);
aléatoire globale dépend du type de débitmètre à étalonner et
de la méthode de mesurage de la valeur moyenne de son signal
ES4 est I ‘incertitude systématique relative due à la détermi-
de sortie pendant le temps de remplissage de la cuve de pesée.
nation de la masse volumique (voir 6.4).
Si un débitmètre à turbine est étalonné en calculant le débit à
n’est à prendre en considération lorsqu’on veut
que
Es4
partir du nombre total d’impulsions délivrées, la contribution de
déterminer le débit-volume de préférence
au d ébit-masse.
l’instabilité du débit dans l’erreur globale de mesurage peut être
considérée comme négligeable. Inversement, l’étalonnage d’un
L’incertitude aléatoire relative, E,, est obtenue par la formule
appareil déprimogène pour lequel on ne procède qu’à une seule
suivante :
lecture instantanée peut requérir la prise en compte de la tota-
lité du terme S,.
E, = t*
L’étude de la stabilité du débit entre les intervalles d’intégration
où
peut avoir de l’intérêt pour contrôler la stabilité à long terme et
pour évaluer l’efficacité des dispositifs placés dans le circuit. est l’écart-type relatif l’erreur
de aléatoire due à la bas-
SI
Ceci peut être important lorsqu’on a besoin d’un débit stable cule (voir 6.1 et annexe A
1;
pendant une longue période, par exemple lors des essais de
S2 est I’écart- type relatif de I’erreu r aléatoire due au fonc-
pompes ou de turbines hydrauliques.
tionnement du partiteur (voir 6.2 et
annexe B) ;
Ainsi, la nécessité de prendre ou non en considération les
est l’écart-type relatif de l’erreur
aléatoire due à la fuite
erreurs dues à l’instabilité du débit dépend du type d’appareil en
S3
du parti teur (voir 6. 2 et annexe B);
essai et de l’utilisation de l’installation.
est I’écart- type relatif de l’erreur aléatoire due à la déter-
S4
Si l’instabilité du débit peut affecter notablement les résultats
mi nation de la masse volumique (voir 6.4);
des mesures, l’analyse des erreurs doit inclure ses effets.
t*
est la variable de Student, tirée du tableau 2 pour le
66 . Êtude des caractéristiques de l’écoulement
nombre approprié de degrés de liberté.
Lorsqu’une installation de mesurage par pesée est utilisée pour Si l’instabilité du débit est susceptible d’affecter les résultats
étalonner des débitmètres, il peut être important de connaître d’essai, il peut être nécessaire de prendre en considération S5 et
les caractéristiques de l’écoulement dans le troncon d’essai. éventuellement &3 (voir 6.5 et les annexes C et D).
,
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
Iso9368-1 :1990 (FI
Tableau 2 - Distribution t* de Student en fonction
Le résultat de l’évaluation de l’incertitude globale sur la mesure
du nombre de degrés de liberté et pour un niveau de du débit doit être exprimé par deux valeurs séparées:
confiance de 95 %
- l’incertitude aléatoire, E,
Nombre de degrés
**95
de liberté
- l’incertitude systématique, Es
1 12,706
L’incertitude globale peut aussi être exprimée par la combinai-
2 4,303
son des incertitudes :
3 3,182
4 2,776
E= (E2, + E;)‘/2
5 2,571
6 2,447
où l’incertitude aléatoire est évaluée avec un niveau de con-
7 2,365
fiance de 95 %. Cette incertitude aléatoire (E,),, doit alors être
10 2,228
indiquée séparément, conformément à I’ISO 5168.
15 2,131
20 2,086
30 2,042
60 2,000
CO 1,960
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 9368-l : 1990 (FI
Annexe A
(normative)
Estimation des erreurs systématiques et aléatoires
dues à la bascule
Le dispositif direct de pesée le plus couramment utilisé est la où n est habituellement égal à 5 pour les valeurs correspondan-
bascule à fléau. L’ISO 4185 prescrit une méthode pour détermi- tes à la charge maximale et à la cuve de pesée vide, et à 10 pour
ner les erreurs systématiques et aléatoires de ce type de bas- les autres valeurs de la charge.
cule. Une autre méthode, qui peut être aussi utilisée pour
Les valeurs de Am et SA,
ainsi obtenues en fonction de
d’autres dispositifs directs de pesée, est décrite ci-dessous.
-
(m + R,) sont utilisées ultérieurement en procédant par interpo-
lation. Lorsqu’on a besoin d’une grande exactitude sur les rela-
tions qui lient Am et SA, à (m + PJ, il est recommandé d’en
A.1 Procédure expérimentale
déterminer les équations par la méthode des moindres carrés.
La bascule est chargée successivement avec des poids étalons,
Puisque la masse Mdu liquide recueilli dans le réservoir (ou pré-
puis elle est déchargée. Les valeurs des erreurs sont détermi-
levé dans celui-ci) est égale à la différence de deux pesées, on a
nées à chaque chargement ou déchargement pour au moins
10 valeurs régulièrement réparties du zéro jusqu’à la charge
M = RI - R,
. . . (4)
maximale (la charge maximale étant égale à la différence entre
où RI et R2 sont les indications de la
la portée maximale de la bascule et la masse de la cuve de pesée bascule.
vide).
L’erreur systématique sur la détermination de la masse du
liquide est donc égale à Am, - Am20ùAml et Am2 sont
les
Les va leurs des erreurs sont déte rminées par la formule sui-
valeurs de Am correspondant à RI et R 12. Les pesées ultérieures
vante :
doivent donc être corrigées de (Am, -
Am2) pour tenir compte
-
des erreurs systématiques moyennes ainsi déterminées.
Ami = R,i - hz + R,) . . .
(1)
L’incertitude systématique résiduelle lors d’une mesure ulté-
où
rieure est due à la composante aléatoire de l’erreur systémati-
que observée lors de la procédure d’étalonnage, augmentée de
Ami est l’erreur de la ième mesure, à une charge égale
-
l’incertitude éventuelle sur la masse des poids étalons. Lorsque
à (m + R,);
cette dernière peut être négligée, comme c’est souvent le cas,
l’incertitude systématique sur une mesure unique de masse est
R - est l’indication de la bascule lors de la ième pesée des
donnée par la formule suivante:
pG+ids éta Ions de masse m
Il2
es= t*/-&i sim +s2 . . .
(5)
( 1
m est la masse des poids étalons;
1 Am2
-
où
R, est la moyenne des valeurs Roi obtenues, Où Roi est
l’indication de la bascule lors de la ième pesée de la cuve de
sont les valeurs correspondant à RI et
SA,1 etSAm2
deSAm
pesée vide.
R,;
t* est la variable de Student pour (II - 1) degrés de liberté.
A.2 Estimation de l’incertitude d’une mesure
L’écart-type s de l’erreur aléatoire sur une mesure unique de
de masse effectuée par double pesée
masse de liquide, M, peut être supposé égal à I’éca t-t-type des
indications de la bascule, à la même charge, lors de la procé-
Pour chaque valeur de la charge mentionnée ci-dessus, on cal-
dure d’étalonnage:
cule la moyenne arithmétique Am de l’écart-typesAm de l’erreur
due à la bascule par les formules suivantes:
112
=
S S2
. . . (6)
Am -ls2
1 am2
Les valeurs relatives de l’incertitude systématique Es1 et de
1 *
l’écart-type SI de l’erreur aléatoire sont données par les formu-
. . .
Am=- Ami (2)
c
n les suivantes :
Es1 =-
m a
n . . .
(7)
1/2
M
(Ami - GI2
c
i= 1 S
. . .
(3) s, = - . . .
(8)
sAm =
m
(n-1) _ M
6
---------------------- Page: 10 ----------------------
~so 9368-l : 1990 (FI
- -
A.3 Exemple de calcul En interpolant les Valeurs de Am,, Am2, SA,,, etSArn2 corres-
pondant à RI et R2, on obtient:
Une bascule ayant une tare de 1 100 kg est contrôlée à l’aide de
dix poids de 1 000 kg au cours de cinq cycles de chargement et If2 - Of6
= Of6 + x (8620 - 8100) = 0,9kg
Aml
de déchargement; les résultats obtenus sont rassemblés au
9 100 - 8 100
tableau A.2.
Of3 - 3,l
Les valeurs de SAm en fonction de (m + R,) sont calculées par Am2 = 3,1
+ x (3235 - 3100) = 2Jkg
4 100 - 3 100
la relation (3) et données dans le tableau A.1.
3,3 - 3,6
= 3,6 + x (8 620 - 8 100) = 3,4 kg
SAml
Tableau A.1 - VZh.lt’S de SAm
9 100 - 8 100
en fonction de (m + R,)
1,9 - 3’6
= 3,6 + x (3 235 - 3 100) = 3,4 kg
(m + R,> sAm2
sAt77
4 100 - 3 100
kg
kg
2 100 2,6
Correction à apporter à la mesure de la masse d
...
ISO
NORME
9368-l
INTERNATIONALE
Première édition
1990-12-01
Mesure de débit des liquides dans les conduites
Contrôle des installations
fermées par pesée -
de mesure -
Partie 1 :
Installations statiques
Measurement of liquid flow in closed conduits by the weighing method -
Procedures for checking installations -
Part 1: Static weighing systems
Numéro de référence
ISO 9368-l : 1990 (F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IsO9368-1 :1990 (FI
Sommaire Page
iii
Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iv
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Références normatives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
............................................... 1
3 Définitions et symboles
1
3.1 Définitions .
1
3.2 Symboles. .
4 Agrément. 1
................................................... 2
5 Principes généraux
................................ 2
5.1 Eléments principaux de l’installation
2
..................................................
5.2 Liquide d’essai
......................................... 2
5.3 Principe des vérifications
2
..........................................
5.4 Opérations préliminaires
................................... 2
6 Exécution des opérations de contrôle.
............................................ 2
6.1 Contrôle de la bascule
............................................. 3
6.2 Contrôle du partiteur
3
6.3 Contrôle du chronomètre .
6.4 Contrôle du système de mesurage de la masse volumique. . 3
.................................. 3
6.5 Estimation de la stabilité du débit
.......................... 4
6.6 Etude des caractéristiques de l’écoulement
4
7 Calcul de l’incertitude globale sur la mesure du débit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Annexes
A Estimation des erreurs systématiques et aléatoires dues à la bascule . . . . . . . . . 6
B Controle du fonctionnement du partiteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
C Estimation de la stabilité du débit dans l’intervalle d’intégration . . . . . . . . . . . .
12
D Estimation de la stabilité entre les intervalles d’intégration. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
16
E Contrôle des caractéristiques de l’écoulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
0 ISO 1990
Droits de reproduction réservés. Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
1som68-1 :1990 (FI
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale
d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration
des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de I’ISO.
Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO col-
labore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis
aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales
requiert l’approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9368-l a été élaborée par le comité technique ISO/TC 30,
Mesure de débit des fluides dans les conduites fermées.
L’ISO 9368 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Mesure de
débit des liquides dans les conduites fermées par pesée - Contrôle des ins tala tions de
mesure :
-
Partie 7 : /ns tala tions statiques
-
Partie 2: /ns tala tions dynamiques
Les annexes A, B, C, D et E font partie intégrante de la présente partie de I’ISO 9368.
L’annexe F est donnée uniquement à titre d’information.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
Introduction
La méthode de mesure du débit des liquides par pesée décrite dans I’ISO 4185 est une
des méthodes fondamentales de mesurage. Elle est largement utilisée dans les essais
de recherche hydraulique, les essais des pompes et des turbines ainsi que pour I’étalon-
nage des débitmètres.
Pour que les mesurages effectués sur différentes installations conduisent à des résul-
tats comparables, il est nécessaire de normaliser les conditions d’exécution des mesu-
rages et des essais.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 9368-l : 1990 (FI
Mesure de débit des liquides dans les conduites fermées
par pesée - Contrôle des installations de mesure -
Partie 1 :
Installations statiques
1 Domaine d’application 3.2 Symboles
La présente partie de I’ISO 9368 prescrit les méthodes de con- Les symboles utilisés dans la présente partie de I’ISO 9369 sont
trôle des installations de mesure du débit par pesée statique. donnés au tableau 1.
Les méthodes de contrôle des installations de mesure par pesée
dynamique sont données dans I’ISO 9368-2.
Tableau 1 - Symboles
Symbole Grandeur Dimensionl) Unité SI
Incertitude aléatoire, Sans
2 Références normatives ER
en valeur relative dimension -
Incertitude aléatoire,
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par
PR 2) 2)
en valeur absolue
suite de la référence qui en est faite, constituent des disposi-
tions valables pour la présente partie de I’ISO 9368. Au moment
Incertitude systémati- Sans
ES
de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur.
que, en valeur relative dimension -
Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des
Incertitude systémati-
accords fondés sur la présente partie de I’ISO 9368 sont invitées
es 2) 2)
que, en valeur absolue
à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récen-
tes des normes indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de m Masse M
kg
I’ISO possèdent le registre des Normes internationales en
Débit-volume L3 T-’ m3/s
%f
vigueur à un moment donné.
Débit-masse M T-’ kg/s
an
-11, Mesure de débit des fluides dans les conduites
Is04006:
Écart-type en Sans
s
fermées - Vocabulaire et symboles.
valeur relative dimension -
Écart-type en valeur
ISO 4185 : 1980, Mesure de debit des liquides dans les condui-
s
2) 2)
absolue
tes fermées - Méthode par pesée.
t Temps T S
ISO 5168 : 1978, Mesure de débit des fluides - Calcul de
V Volume L3 m3
l’erreur limite sur une mesure de débit.
Masse volumique
e M L-3 kg/m3
du liquide
OIML - Recommandations internationale no 33 : 1973, Valeur
conventionnelle du résultat des pesées dans l’air.
1) M = masse; L = longueur; T = temps.
2) Les dimensions et les unités sont celles de la grandeur corres-
pondante.
3 Définitions et symboles
3.1 Définitions 4 Agrément
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 9369, les défini- Si l’installation de mesure par pesée est utilisée pour les besoins
tions données dans I’ISO 4006 s’appliquent. de la métrologie légale, elle doit être agréée par les services
1) À publier. (Révision de I’ISO 4006 : 1977.)
---------------------- Page: 5 ----------------------
IsO 9368-l : 1990 (FI
L’ISO 4185 : 1980, paragraphe 6.2, décrit les méthodes d’esti-
métrologiques nationaux. De telles installations sont alors sou-
mation des erreurs dues à la bascule et au partiteur.
mises à des inspections périodiques, à intervalles fixes. À
défaut de service métrologique national, une certification des
mesures physiques de base (longueur, masse, temps et tempé- La présente partie de I’ISO 9368 développe plus en détail cer-
rature) et une analyse des erreurs selon les prescriptions de la
tains aspects de la vérification et du contrôle de l’installation.
présente partie de I’ISO 9368 et de I’ISO 5168 peuvent tenir lieu
On trouvera en particulier différentes procédures permettant
d’agrément au regard de la métrologie légale.
d’effectuer le contrôle de la bascule (voir 6.1 et annexe A), le
contrôle du partiteur (voir 6.2 et annexe B), le contrôle du chro-
La personne responsable des essais doit évaluer les résultats nomètre (voir 6.31, le contrôle de l’appareillage de mesure de la
des contrôles conformément à la présente partie de I’ISO 9368, masse volumique (voir 6.41, l’estimation de la stabilité du débit
rédiger et signer un rapport écrit de ces contrôles.
(voir 6.5 et annexes C et D), l’étude des caractéristiques de
l’écoulement (voir 6.6 et annexe E) et le calcul de l’incertitude
globale de mesure (voir article 7).
5 Principes généraux
5.4 Opérations préliminaires
5.1 Élbments principaux de l’installation
comprennent Avant d’entreprendre les opérations de contrôle détaillées, il
Les installations de mesure par pesée statique
faut procéder aux opérations préliminaires suivantes :
cipaux suivants :
d’habitude les éléments prin
-
un réservoir d’alimentation,
a) examiner la description techniq ue de 1’ ‘instal lation et les
instructions pour son exploitation ;
-
une section d’essai,
-
un partiteur,
b) vérifier les caractéristiques des appareillages et des
équipements principaux et auxiliaires utilisés sur I’installa-
-
une cuvée de pesée,
tion et leur conformité avec celles indiquées dans la docu-
-
une bascule,
mentation ;
-
un réservoir de vidange,
c) vérifier le fonctionnement de l’installation hydraulique
-
un chronomètre,
afin de mettre en évidence toute source d’erreur supplémen-
taire ;
-
une ou plusieurs pompes.
déterminer la gamme de débit de l’installation.
d)
Les spécifications requises pour ces éléments sont indiquées
dans I’ISO 4185.
Le débit maximal d’une installation don née doit être égal à la
plus petite des deux valeurs suivantes:
5.2 Liquide d’essai
a) le plus grand débit que peut fournir le système d’alimen-
C’est habituellement l’eau pure qui est utilisée comme liquide
tation lorsqu’il débite dans un circuit de résistance hydrauli-
d’essai pour la vérification des installations de mesure par
que minimale;
pesée.
b) le débit correspondant au temps minimal admissible
D’autres liquides peuvent être utilisés, si leur pression de
pour remplir la cuve de pesée à son niveau maximal, ce
vapeur est assez faible pour que l’effet de l’évaporation puisse
temps minimal devant être conforme aux prescriptions de
être négligé. Pour des raisons pratiques (notamment pour limi-
I’ISO 4185 : 1980, paragraphe 3.3, c’est-à-dire 30 s.
ter le temps d’égouttage de la cuve de pesée), il est recom-
mandé que la viscosité cinématique du liquide n’excède pas
35 x lO-s m2/s environ.
6 Exécution des opérations de contrôle
5.3 Principe des vhifications
6.1 Contrôle de la bascule
en
Après sa construction, l’installation est soumise à des
La masse du liquide recueilli est déterminée en pesant la cuve
vue d’estimer les erreurs systématiques et aléatoires.
de pesée avant et après son remplissage (double pesée), après
quoi la masse de la cuve avant remplissage (tare) est soustraite
Des essais ultérieurs sont effectués à intervalles réguliers afin
de la masse brute de la cuve remplie.
de déterminer les erreurs et de les comparer aux résultats précé-
dents pour déterminer l’intervalle d’essai nécessaire entre les
Le contrôle de la bascule utilisée en méthode de double pesée
contrôles.
doit permettre de déterminer les corrections à appliquer et les
incertitudes systématique et aléatoire dues à la bascule. Des
Le principe général de la vérification des installations consiste à
méthodes permettant d’évaluer ces incertitudes sont exposées
déterminer séparément les erreurs dues à chaque élément de
l’installation et à les combiner en vue d’évaluer l’incertitude glo- en détail dans I’ISO 4185 et à l’annexe A de la présente partie de
I’ISO 9368.
bale de l’ensemble de l’installation.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
Iso 9368-l : 1990 (FI
Après ces contrôles, il est nécessaire de déterminer les erreurs
6.1.1 Contrôle par des poids étalons
systématiques et aléatoires dues au partiteur en utilisant les
Pour contrôler la bascule, on doit utiliser chaque fois que possi-
méthodes décrites en 6.2.1.3 et 6.2.2.2 et dans l’annexe A de
ble des poids étalonnés dont la masse totale est au moins égale
I’ISO 4185 : 1980 ou la méthode décrite dans l’annexe B de la
à la masse maximale possible du liquide recueilli. L’erreur maxi-
présente partie de I’ISO 9368.
male admissible des poids étalons ne doit pas dépasser 20 % de
l’erreur prévisible pour la bascule.
6.3 Contrôle du chronomètre
Si la masse totale des poids utilisés lors du contrôle est infé-
Toute erreur d’étalonnage du chronomètre entraîne une erreur
rieure à la masse maximale possible du liquide, on peut utiliser
systématique sur la mesure du temps de remplissage de la cuve
une méthode par substitution pour contrôler la bascule. Dans
de pesée.
ce cas, la masse totale des poids étalons doit être au moins
égale à 25 % de la masse maximale possible du liquide. Néan- Pour que l’erreur aléatoire sur la mesure du temps de remplis-
moins, cette valeur de 25 % peut être réduite, à condition qu’il sage due au chronomètre puisse être négligée, il faut que la
soit possible de déterminer expérimentalement suivant la procé- résolution du chronomètre soit telle que l’erreur soit inférieure à
dure de substitution successive que l’exactitude recherchée est 0,Ol % pour le temps de remplissage minimal de la cuve (soit
obtenue. par exemple 3 ms pour un temps de remplissage minimal de
30 s). Des erreurs de lecture inférieures à 0,Ol % peuvent être
Si l’on recherche une grande exactitude, les effets de la pous-
obtenues à l’aide de méthodes d’interpolation, telles que les
sée aérostatique sur les poids d’étalonnage et sur le liquide
méthodes du double chronométrage (voir ISO 7278-3).
d’essai doivent être pris en compte conformément à la Recom-
mandation OIML 33 et à I’ISO 4185.
6.4 Contrôle du système de mesurage de la masse
volumique
6.1.2 Contrôle par des réservoirs volumétriques étalons
Si l’on veut obtenir le débit-volume correspondant au débit-
Dans certains cas, par exemple pour les cuves de grande capa-
masse mesuré, il faut déterminer la masse volumique du liquide
cité ou lorsque certaines structures sont plus ou moins immer-
avec l’exactitude requise. II est difficile d’obtenir une telle exac-
gées selon la quantité d’eau contenue dans la cuve, il peut être
titude avec des liquides ayant un coefficient d’expansion ther-
préférable de contrôler la bascule à l’aide de réservoirs volumé-
mique élevé. Les méthodes de mesurage de la masse volumi-
triques étalons dont le volume doit être de l’ordre de 5 % à
que et de calcul de l’erreur correspondante sont décrites dans
10 % du volume maximal contenu dans la cuve.
I’ISO 4185: 1980, paragraphes 3.5 et 6.2.1.4.
II est alors nécessaire de connaître la masse volumique de l’eau
6.5 Estimation de la stabilité du débit
dans les conditions de la mesure avec une exactitude meilleure
que 0,Ol %. Ceci nécessite en particulier de connaître la tempé-
Dans certains cas d’utilisation des installations de pesée, il est
rature de l’eau avec une exactitude au moins égale à 0,5 OC.
important de connaître la stabilité du débit dans la section
d’essai. L’estimation de la stabilité permettra de juger I’effica-
La procédure de contrôle est identique à celle utilisée avec des
cité de tout dispositif de stabilisation, y compris les dispositifs
poids étalons (voir 6.1.1).
d’amortissement des pulsations de débit dont le spectre peut
couvrir une large bande de fréquences.
6.2 Contrôle du partiteur
Différents procédés peuvent être utilisés pour estimer la stabi-
lité du débit. Une méthode qui fournit des résultats positifs con-
Avant les essais, le fonctionnement du partiteur doit être vérifié
siste à installer dans le circuit un débitmètre à hélice de faible
aux débits maximal et minimal en vue d’assurer qu’il ne se pro-
duit pas de rejaillissement du liquide lors du basculement du inertie ayant si possible une fréquence de sortie élevée afin
d’obtenir une meilleure résolution. La stabilité intrinsèque du
partiteur et de la mesure du débit. Le rejaillissement du liquide
n’est pas permis. (Le rejaillissement du liquide dans la branche débitmètre doit être meilleure que la stabilité attendue du débit
de l’installation.
hors service du partiteur peut entraîner des erreurs inaccepta-
bles. 1
La stabilité du débit peut être estimée soit dans l’intervalle
d’intégration (temps de remplissage de la cuve de pesée), soit
La proximité de I’ajutage et de la cloison du partiteur peut pro-
entre les intervalles d’intégration. Des procédés différents,
voquer des variations du débit dues aux fluctuations de pres-
décrits en 6.5.1 et 6.5.2, sont utilisés dans chacun de ces cas.
sion. Ceci doit être vérifié en mesurant les variations éventuelles
de pression dans la tuyauterie au débit maximal, le partiteur
étant fixe. II ne doit pas se produire de fluctuations anormales
6.5.1 Stabilité du débit dans l’intervalle d’intégration
de pression dans la tuyauterie.
Afin d’estimer la stabilité du débit durant un intervalle d’intégra-
Le partiteur doir être contrôlé visuellement pour s’assurer de sa
tion, un débitmètre à hélice avec une sortie en fréquence (ou en
parfaite étanchéité sous une pression égale à la pression de ser-
impulsions) est installé dans le circuit. Un autre type de débit-
vice. Si une très petite fuite peut être tolérée, il faut recueillir
mètre peut être utilisé à condition qu’il possède une bonne sta-
celle-ci pendant la durée normale d’un remplissage et détermi- bilité à court terme, une réponse raisonnablement rapide et un
ner sa masse. Comme le débit de fuite peut dépendre du débit
signal de sortie permettant l’enregistrement ou la lecture dans
de l’installation, des mesures doivent être effectuées aux débits de petits intervalles de temps. La stabilité du débit doit être véri-
minimal, moyen et maximal (le détail de cette procédure est
fiée pour plusieurs valeurs du débit dans l’étendue de fonction-
donné à l’article B. 1 de l’annexe B).
nement de l’installation.
---------------------- Page: 7 ----------------------
1s0 9368-l : 1990 (FI
L’annexe E donne des précisions sur différentes
Le débit étant stabilisé, le partiteur doit être actionné, ce qui méthodes de
met en marche le chronomètre. Lorsque le signal de sortie du mesure d es caractéristiques de l’écoulement.
débitmètre est représentatif d’un débit, l’enregistrement de ce
signal doit être fait au moins une fois par seconde; en outre,
60 enregistrements ainsi effectués doivent être recueillis pen-
dant l’intervalle d’intégration. 7 Calcul de l’incertitude globa
e sur la mesure
du débit
Cette procédure doit être répétée pour d’autres valeurs du
débit. Les résultats obtenus doivent être analysés conformé-
Les composantes systématiques et aléat lires de l’incertitude
ment à l’annexe C qui comprend aussi un exemple de calcul.
doivent être déterminées conformément
aux méthodes indi-
quées dans l’article 6 et les annexes A à D.
6.5.2 Stabilité du débit entre les intervalles d’intégration
Toutes les fois que possible, les erreurs systématiques mesurées
doivent être utilisées pour déduire les corrections à appliquer
Pour certaines applications, il est nécessaire d’estimer la stabi-
aux mesures ultérieures. Toutes les incertitudes systématiques
lité du débit au cours d’une période plus longue; on doit alors
restantes doivent être évaluées comme décrit en 6.2.1 et dans
procéder différemment. Dans la section d’essai, il faut installer
l’annexe C de I’ISO 4185 : 1980.
un débitmètre dont la stabilité à moyen terme est meilleure que
celle attendue de l’installation. Dans ce but, on peut utiliser un
L’incertitude systématique relative,
E,, est obtenue par la for-
débitmètre de bonne qualité de type à hélice ou électromagnéti-
mule suivante :
que ayant une bonne stabilité du zéro. La méthode d’essai est
décrite dans l’annexe D qui comprend aussi un exemple de
Es = (E& + E2 + E2 + Eg4P2
calcul.
s2 s3
où
6.5.3 Prise en compte de l’estimation de la stabilité
du débit
est l’incertitude systématique relative due à la bascule
Es1
(voir 6.1 et annexe A);
Dans le calcul de l’incertitude aléatoire globale de l’installation,
c’est seulement à titre indicatif qu’il faut considérer la valeur
est l’incertitude systématiq ue relative due au fonctio n-
Es2
ainsi obtenue pour S5 (écart-type relatif de la composante aléa-
nement du partiteur (
voir 6.2 et annexe B)
toire de l’erreur, comme il est exposé dans l’annexe C). Par
exemple, si la méthode par pesée est utilisée pour l’étalonnage
est l’incertitude systématique relative due à la fuite du
E,,
de débitmètres, la contribution de la valeur S5 à l’incertitude
partiteur (voir 6.2 et annexe B);
aléatoire globale dépend du type de débitmètre à étalonner et
de la méthode de mesurage de la valeur moyenne de son signal
ES4 est I ‘incertitude systématique relative due à la détermi-
de sortie pendant le temps de remplissage de la cuve de pesée.
nation de la masse volumique (voir 6.4).
Si un débitmètre à turbine est étalonné en calculant le débit à
n’est à prendre en considération lorsqu’on veut
que
Es4
partir du nombre total d’impulsions délivrées, la contribution de
déterminer le débit-volume de préférence
au d ébit-masse.
l’instabilité du débit dans l’erreur globale de mesurage peut être
considérée comme négligeable. Inversement, l’étalonnage d’un
L’incertitude aléatoire relative, E,, est obtenue par la formule
appareil déprimogène pour lequel on ne procède qu’à une seule
suivante :
lecture instantanée peut requérir la prise en compte de la tota-
lité du terme S,.
E, = t*
L’étude de la stabilité du débit entre les intervalles d’intégration
où
peut avoir de l’intérêt pour contrôler la stabilité à long terme et
pour évaluer l’efficacité des dispositifs placés dans le circuit. est l’écart-type relatif l’erreur
de aléatoire due à la bas-
SI
Ceci peut être important lorsqu’on a besoin d’un débit stable cule (voir 6.1 et annexe A
1;
pendant une longue période, par exemple lors des essais de
S2 est I’écart- type relatif de I’erreu r aléatoire due au fonc-
pompes ou de turbines hydrauliques.
tionnement du partiteur (voir 6.2 et
annexe B) ;
Ainsi, la nécessité de prendre ou non en considération les
est l’écart-type relatif de l’erreur
aléatoire due à la fuite
erreurs dues à l’instabilité du débit dépend du type d’appareil en
S3
du parti teur (voir 6. 2 et annexe B);
essai et de l’utilisation de l’installation.
est I’écart- type relatif de l’erreur aléatoire due à la déter-
S4
Si l’instabilité du débit peut affecter notablement les résultats
mi nation de la masse volumique (voir 6.4);
des mesures, l’analyse des erreurs doit inclure ses effets.
t*
est la variable de Student, tirée du tableau 2 pour le
66 . Êtude des caractéristiques de l’écoulement
nombre approprié de degrés de liberté.
Lorsqu’une installation de mesurage par pesée est utilisée pour Si l’instabilité du débit est susceptible d’affecter les résultats
étalonner des débitmètres, il peut être important de connaître d’essai, il peut être nécessaire de prendre en considération S5 et
les caractéristiques de l’écoulement dans le troncon d’essai. éventuellement &3 (voir 6.5 et les annexes C et D).
,
4
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Iso9368-1 :1990 (FI
Tableau 2 - Distribution t* de Student en fonction
Le résultat de l’évaluation de l’incertitude globale sur la mesure
du nombre de degrés de liberté et pour un niveau de du débit doit être exprimé par deux valeurs séparées:
confiance de 95 %
- l’incertitude aléatoire, E,
Nombre de degrés
**95
de liberté
- l’incertitude systématique, Es
1 12,706
L’incertitude globale peut aussi être exprimée par la combinai-
2 4,303
son des incertitudes :
3 3,182
4 2,776
E= (E2, + E;)‘/2
5 2,571
6 2,447
où l’incertitude aléatoire est évaluée avec un niveau de con-
7 2,365
fiance de 95 %. Cette incertitude aléatoire (E,),, doit alors être
10 2,228
indiquée séparément, conformément à I’ISO 5168.
15 2,131
20 2,086
30 2,042
60 2,000
CO 1,960
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ISO 9368-l : 1990 (FI
Annexe A
(normative)
Estimation des erreurs systématiques et aléatoires
dues à la bascule
Le dispositif direct de pesée le plus couramment utilisé est la où n est habituellement égal à 5 pour les valeurs correspondan-
bascule à fléau. L’ISO 4185 prescrit une méthode pour détermi- tes à la charge maximale et à la cuve de pesée vide, et à 10 pour
ner les erreurs systématiques et aléatoires de ce type de bas- les autres valeurs de la charge.
cule. Une autre méthode, qui peut être aussi utilisée pour
Les valeurs de Am et SA,
ainsi obtenues en fonction de
d’autres dispositifs directs de pesée, est décrite ci-dessous.
-
(m + R,) sont utilisées ultérieurement en procédant par interpo-
lation. Lorsqu’on a besoin d’une grande exactitude sur les rela-
tions qui lient Am et SA, à (m + PJ, il est recommandé d’en
A.1 Procédure expérimentale
déterminer les équations par la méthode des moindres carrés.
La bascule est chargée successivement avec des poids étalons,
Puisque la masse Mdu liquide recueilli dans le réservoir (ou pré-
puis elle est déchargée. Les valeurs des erreurs sont détermi-
levé dans celui-ci) est égale à la différence de deux pesées, on a
nées à chaque chargement ou déchargement pour au moins
10 valeurs régulièrement réparties du zéro jusqu’à la charge
M = RI - R,
. . . (4)
maximale (la charge maximale étant égale à la différence entre
où RI et R2 sont les indications de la
la portée maximale de la bascule et la masse de la cuve de pesée bascule.
vide).
L’erreur systématique sur la détermination de la masse du
liquide est donc égale à Am, - Am20ùAml et Am2 sont
les
Les va leurs des erreurs sont déte rminées par la formule sui-
valeurs de Am correspondant à RI et R 12. Les pesées ultérieures
vante :
doivent donc être corrigées de (Am, -
Am2) pour tenir compte
-
des erreurs systématiques moyennes ainsi déterminées.
Ami = R,i - hz + R,) . . .
(1)
L’incertitude systématique résiduelle lors d’une mesure ulté-
où
rieure est due à la composante aléatoire de l’erreur systémati-
que observée lors de la procédure d’étalonnage, augmentée de
Ami est l’erreur de la ième mesure, à une charge égale
-
l’incertitude éventuelle sur la masse des poids étalons. Lorsque
à (m + R,);
cette dernière peut être négligée, comme c’est souvent le cas,
l’incertitude systématique sur une mesure unique de masse est
R - est l’indication de la bascule lors de la ième pesée des
donnée par la formule suivante:
pG+ids éta Ions de masse m
Il2
es= t*/-&i sim +s2 . . .
(5)
( 1
m est la masse des poids étalons;
1 Am2
-
où
R, est la moyenne des valeurs Roi obtenues, Où Roi est
l’indication de la bascule lors de la ième pesée de la cuve de
sont les valeurs correspondant à RI et
SA,1 etSAm2
deSAm
pesée vide.
R,;
t* est la variable de Student pour (II - 1) degrés de liberté.
A.2 Estimation de l’incertitude d’une mesure
L’écart-type s de l’erreur aléatoire sur une mesure unique de
de masse effectuée par double pesée
masse de liquide, M, peut être supposé égal à I’éca t-t-type des
indications de la bascule, à la même charge, lors de la procé-
Pour chaque valeur de la charge mentionnée ci-dessus, on cal-
dure d’étalonnage:
cule la moyenne arithmétique Am de l’écart-typesAm de l’erreur
due à la bascule par les formules suivantes:
112
=
S S2
. . . (6)
Am -ls2
1 am2
Les valeurs relatives de l’incertitude systématique Es1 et de
1 *
l’écart-type SI de l’erreur aléatoire sont données par les formu-
. . .
Am=- Ami (2)
c
n les suivantes :
Es1 =-
m a
n . . .
(7)
1/2
M
(Ami - GI2
c
i= 1 S
. . .
(3) s, = - . . .
(8)
sAm =
m
(n-1) _ M
6
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~so 9368-l : 1990 (FI
- -
A.3 Exemple de calcul En interpolant les Valeurs de Am,, Am2, SA,,, etSArn2 corres-
pondant à RI et R2, on obtient:
Une bascule ayant une tare de 1 100 kg est contrôlée à l’aide de
dix poids de 1 000 kg au cours de cinq cycles de chargement et If2 - Of6
= Of6 + x (8620 - 8100) = 0,9kg
Aml
de déchargement; les résultats obtenus sont rassemblés au
9 100 - 8 100
tableau A.2.
Of3 - 3,l
Les valeurs de SAm en fonction de (m + R,) sont calculées par Am2 = 3,1
+ x (3235 - 3100) = 2Jkg
4 100 - 3 100
la relation (3) et données dans le tableau A.1.
3,3 - 3,6
= 3,6 + x (8 620 - 8 100) = 3,4 kg
SAml
Tableau A.1 - VZh.lt’S de SAm
9 100 - 8 100
en fonction de (m + R,)
1,9 - 3’6
= 3,6 + x (3 235 - 3 100) = 3,4 kg
(m + R,> sAm2
sAt77
4 100 - 3 100
kg
kg
2 100 2,6
Correction à apporter à la mesure de la masse d
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.