Origines de l'incertitude
L'incertitude est directement liée au fait qu'un mesurage n'est jamais parfait et que ces imperfections vont générer une erreur sur la valeur numérique obtenue (voir Erreur de mesure). Cette erreur peut provenir de différentes causes que l'on classe en deux familles : des erreurs systématiques (effets identiques si la mesure est répétée de manière identique) et des erreurs aléatoires (effets non-répétables).
Il existe dans la pratique de nombreuses causes possibles à l'origine de l'erreur de mesure, comprenant (tiré du Guide pour l'expression de l'incertitude de mesure édité par l'Organisation Internationale de Normalisation) :
définition incomplète du mesurande;
réalisation imparfaite de la définition du mesurande;
échantillonnage non-représentatif (l'échantillon peut ne pas représenter le mesurande défini) ;
connaissance insuffisante des effets des conditions d'environnement sur le mesurage ou mesurage imparfait des conditions d'environnement;
biais dû à l'observateur pour la lecture des instruments analogiques; résolution finie de l'instrument ou seuil de mobilité;
valeurs inexactes des étalons et matériaux de référence;
valeurs inexactes des constantes et autres paramètres obtenus de sources extérieures et utilisés dans l'algorithme de traitement des données ; approximations et hypothèses introduites dans la méthode et dans la procédure de mesure;
variations entre les observations répétées du mesurande dans des conditions apparemment identiques.
Les erreurs systématiques peuvent être classées au sein de deux catégories :
les erreurs méthodologiques: elles sont causées par la méthode même de mesure utilisée. Par exemple, lors d'un titrage, le virage de l'indicateur coloré peut se produire systématiquement avant ou après l'équivalence théorique; aussi, l'ajustement du ménisque avec une pipette jaugée peut entraîner une erreur systématique.
les erreurs d'étalonnage et de calibrage: les appareils de mesure ont été mal étalonnés ou calibrés avant la prise de mesure.
Ces erreurs affectent directement l'exactitude du mesurag[1]e et, dans la plupart des cas, peuvent être corrigées a priori ou a posteriori si on est capable d'en quantifier l'effet (cependant, ces corrections sont rarement parfaites).
Les erreurs aléatoires (ou non-systématiques) sont plus difficilement classifiables. Il existe d'ailleurs dans la littérature plusieurs systèmes de classification de ces erreurs, dont la suivante qui propose trois catégories :
les erreurs d'influence: des conditions ambiantes non-contrôlées peuvent influencer la mesure; par exemple, la température affecte la mesure de nombreuses grandeurs: longueur, volume, résistance, ...
les erreurs de manipulation: erreurs causées inconsciemment par le manipulateur (ajustement du ménisque d'une pipette, utilisation d'une sonde, etc.)
les erreurs instrumentales : erreurs causées par l'imprécision de l'instrument due aux limitations dans la résolution, la répétabilité ou encore dans la linéarité de la mesure.
Les erreurs aléatoires affectent non seulement l'exactitude mais aussi la précision du mesurage. Ces erreurs sont difficilement corrigibles, mais elles peuvent être estimer quantitativement a posteriori grâce au calcul d'incertitude.
En résumé, l'incertitude du résultat d'un mesurage reflète l'impossibilité de connaître exactement la valeur du mesurande. Le résultat d'un mesurage après correction des effets systématiques reconnus reste encore seulement une estimation de la valeur du mesurande en raison de l'incertitude provenant des effets aléatoires et de la correction imparfaite du résultat pour les effets systématiques.