Presentación Cronómetros LMVE Día de la Metrología

Report
Calibración de Contadores de
Intervalo de Tiempo
(Cronómetros)
Ing. Oscar Giovanni Fallas Cordero
Laboratorio Metrológico de Variables Eléctricas
Instituto Costarricense de Electricidad
Costa Rica
Mayo 2012
Agenda de Presentación
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Conceptos Generales
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
 Segundo: unidad estándar de tiempo
“Un segundo esta definido como el intervalo de tiempo
requerido para que se den 9 192 631 770 transiciones
entre dos estados de energía del átomo de Cesio”1
 Cronómetros  medición de
intervalos de tiempo
Preguntas y respuestas
 Relación de tiempo – frecuencia
Frecuencia
f 
1
T
Periodo
1. Stopwatch and Timer Caliibration, National Institute of Standards and Technology, NIST, Special Publication
960-12
Conceptos Generales
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Oscilador base de tiempo
 Señal de frecuencia utilizada para medición
 Cuarzo  32 768 (2^15) Hz
 Tiempo Universal Coordinado (UTC)
 Escala de tiempo
 Calculo promedio
 Responsable BIPM
Dispositivos
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Cronometro Digital
 Oscilador de Cuarzo + Circuitería Electrónica
 Cronometro Analógico
 Sistema Mecánico
 Timers
 Conteo regresivo de un periodo definido
Especificaciones y Tolerancias
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Precisión Absoluta
 Ejm: 5 s por día
 Precisión Relativa
 Ejm:
5

=
5
86 400 
= 0.000 058 = 0.005 8 % = 5.8 X 1 0−5
Especificaciones y Tolerancias
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Desempeño Típico
 Ejm: 70% 
1

= 0.001 % = 1 X 10−5
Métodos de Calibración e Incertidumbres
Conceptos Generales
 Comparación Directa
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
 Contra Cronómetro
 Contra Referencia
 Totalize
Preguntas y respuestas
 Medición de la base de tiempo
Métodos de Calibración
 Comparación Directa (contra Cronómetro)
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Referencia  Cronómetro Calibrado
 Inicio/Parada simultanea en ambos dispositivos
 Comparación Directa (contra Referencia)
 Referencia  Display de tiempo
 Opción 1:
 Inicio/Parada en DUT 2
2. DUT :Device Under Test (Dispositivo Bajo Prueba)
Métodos de Calibración
 Comparación Directa (contra Referencia)
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
 Referencia  Display de tiempo
 Opción 2:
 Medición con cámara digital
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Time and Frequency Standard
10 MHz
1 PPS
Preguntas y respuestas
09:55:33 565
Object
Under test
09:55:33
Standard
time
Data
cable
Camera
Métodos de Calibración
 Totalize
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Referencia  Generador/Contador de frecuencia
Configuración de equipo en modo Totalize
Aplicar señal calibrada al contador
Frecuencia aplicada de un orden menor a
resolución del DUT
 Controlar Gate del contador con botón de inicio
del cronometro.




Métodos de Calibración
 Medición de base de tiempo
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
 Referencia  Contador de frecuencia sintetizado
 Sistema para medición de frecuencia de la base
de tiempo:
 Placas paralelas
 Medición de frecuencia del cronometro
 Frecuencia del oscilador interno
 Frecuencia de refrescamiento de pantalla
 Relación de frecuencia a tiempo
f
t

f
t
∆
 − 
=


t t 2  t1

t
T
Métodos de Calibración
 Medición de base de tiempo
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Incertidumbres
 Comparación Directa (contra Cronómetro)
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Calibración del cronómetro
referencia
Precisión del cronómetro
referencia
Resolución del DUT
Repetibilidad del DUT
Reacción Humana
Incertidumbres
 Comparación Directa (contra Referencia)
Conceptos Generales
Opción 1: Sistema contra display de tiempo
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Calibración de la referencia
Precisión de la referencia
Resolución del DUT
Repetibilidad del DUT
Reacción Humana
Incertidumbres
 Comparación Directa (contra Referencia)
Conceptos Generales
Opción 2: Sistema con cámara digital
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Calibración de la referencia
Sistema de captura de
imágenes
Resolución del DUT
Repetibilidad del DUT
Incertidumbres
 Totalize
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Calibración del
Generador/Contador
Precisión del
Generador/Contador
Resolución del Contador
Resolución del DUT
Preguntas y respuestas
Repetibilidad del DUT
Reacción Humana
Incertidumbres
 Medición de la base de tiempo
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
Calibración del Contador
Precisión del Contador
Resolución del Contador
Sistema de medición
Repetibilidad del DUT
Ejemplo
Comparación de Métodos
Método
Ventajas
Desventajas
Comparación directa
contra cronómetro
o
o
Sencillo de implementar
Elimina parcialmente
reacción humana
o
Comparación directa
contra referencia
(opción display)
o
o
Sencillo de implementar
Aplicable a los distintos
tipos de cronómetros
o
o
Reacción del operador es
significativa (intervalos cortos)
Incertidumbres mayores
Comparación directa
contra referencia
(opción cámara digital)
o
Elimina parcialmente
reacción humana
Mejora incertidumbre
o
o
Requiere más equipamiento
Mayor complejidad
Elimina parcialmente
reacción humana
Mejora incertidumbre
o
Requiere más equipamiento
Eliminación completa de
reacción humana
Menor incertidumbre
Más rápido
o
o
Requiere más equipamiento
Mayor complejidad
o
o
Totalize
Base de tiempo
o
o
o
o
o
Requiere cronometro calibrado
con relación superior
Incertidumbres mayores
Preguntas y respuestas
Conceptos Generales
Dispositivos
Especificaciones y
Tolerancias
Métodos de Calibración
e Incertidumbres
Preguntas y respuestas
t
t
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Instituto Costarricense de Electricidad
Costa Rica
Ing. Oscar Fallas Cordero
[email protected]

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