Instrument de mesure
En physique et en sciences de l’ingénieur, mesurer consiste à comparer une grandeur physique qui caractérise un objet (ou un événement) avec celle de même nature choisie comme unité de mesure. La valeur numérique de la grandeur mesurée est le nombre qui fixe la relation entre la grandeur mesurée et l’unité de mesure choisie. Le dispositif qui permet de réaliser la mesure est un instrument de mesure (ou appareil de mesure).
Types de mesures
La mesure qui se fait à l'aide d'un instrument de mesure donne un nombre. Ce nombre obtenu est le « mesurande » puisqu’il correspond à la grandeur que l’on veut mesurer.[réf. nécessaire]
La mesure peut se faire par comparaison :
- pour mesurer les longueurs, on peut comparer la dimension de l'objet avec celles d'un objet de référence, comme une règle graduée ;
- de la même manière pour les angles, on peut utiliser un rapporteur gradué ;
- pour mesurer la masse, on peut utiliser une balance Roberval avec des masses marquées en laiton.
Cette comparaison peut faire intervenir un dispositif modifiant l'intensité du phénomène, comme un effet de levier dans les balances à fléau pour mesurer la masse.
La mesure peut transformer un phénomène physique en un autre plus facilement mesurable ; l'intensité du phénomène à mesurer doit être reliée au phénomène mesuré de manière non ambiguë. Par exemple :
- l'allongement d'un ressort est proportionnel à la force, donc en mesurant une longueur, on déduit la force, c'est le principe du dynamomètre ;
- à un endroit donné de la Terre, la masse est proportionnelle au poids, donc en mesurant le poids (une force), on peut déduire la masse (peson) ;
- un courant électrique parcourant une bobine crée un champ magnétique ; ce champ attire une aiguille métallique qui est retenue par un ressort de rappel ; on a donc transformé un courant électrique en force, puis une force en déviation angulaire, la déviation étant lisible à l'aide d'un compas, c'est le principe de l'ampèremètre.
- pour mesurer une vitesse, les radars d'autoroute (cinémomètres) utilisent le décalage de fréquence d'une onde électromagnétique selon l'effet Doppler-Fizeau ; on a donc transformé une vitesse en une différence de fréquence.
De nombreux phénomènes peuvent être transformés en courant électrique, par exemple l'intensité lumineuse (avec une diode photoréceptrice), une force (par un cristal piézoélectrique])… Ainsi, la plupart des appareils de mesure moderne évaluent au bout du compte une intensité de courant électrique.
L’instrument de mesure se distingue du simple capteur par le fait qu’il est autonome et dispose de son propre organe d’affichage ou de stockage des données. Par opposition, le capteur peut n’être que l’interface entre un processus physique et une information manipulable.
Les physiciens utilisent une grande variété d’instruments de mesure qui vont d’instruments aussi simples que la règle graduée ou le chronomètre au microscope électronique ou à l’accélérateur de particules.
Maitrise du processus de mesure
Un résultat de mesure robuste s'obtient par la maîtrise du processus de mesure. C'est-à-dire la maîtrise des facteurs ayant une influence sur la qualité des résultats délivrés. Le diagramme d'Ishikawa (Diagramme de causes et effets), aussi appelé les 5 M, liste les différents facteurs d'influence de la mesure :
- matière ;
- matériel ;
- main d'œuvre ;
- milieu ;
- méthode.
Classification par grandeur mesurée
- Grandeurs spatiales :
- Distance
- Superficie
- Volume
- Angle
- Temps
- Grandeurs cinématiques
- Grandeurs mécaniques
- Grandeurs électromagnétiques
Articles connexes
- Grandeur physique
- Instrumentation
- Liste des instruments et équipements scientifiques
- Liste de fabricants d'instrumentation scientifique
- Métrologie
- Qualité métrologique des appareils de mesure
- Enregistreur de données
Portail de la physique 
Portail de l’électricité et de l’électronique