Post on 18-Feb-2020
INTRODUCCIÓNMETROLOGÍA TIEMPO Y FRECUENCIAPUBLICACIÓN DE CMC
Ingeniera Liz Catherine Hernández Forero – lhernandez@inm.gov.co
Físico Nelson Bahamón Cortés – nbahamón@inm.gov.co
CONTEXTO
INTERNACIONAL
Convención del Metro (tratado internacional)
• Firmado en París.
• Países miembro:
– 17 en 1875.
– 51 en 2013.
METROLOGÍA
Sistema Métrico Decimal (1853)
https://es.wikipedia.org/
https://es.wikipedia.org/
Sistema Métrico Decimal - (1853)
https://es.wikipedia.org/
Acuerdo MRA - (2013)
Cadena de Responsabilidades
http://www.metrologia.cl/link.cgi/Metrologia/315
LA MEDIDA DEL
TIEMPO
La Medida del Tiempo• Reloj: Máquina dotada de movimiento uniforme,
que sirve para medir el tiempo o dividir el día en
horas, minutos y segundos.[1]
• Oscilador: Aparato que produce oscilaciones
eléctricas o mecánicas.[1]
Sistema poseedor de movimiento periódico.
• Unidad de medida: Magnitud escalar real,
definida y adoptada por convenio, con la que se
puede comparar cualquier otra magnitud de la
misma naturaleza para expresar la relación entre
ambas mediante un número. [2][1] Real Academia Española, Asociación de Academias de la Lengua
Española. Diccionario de la lengua española, 23.ª ed., Edición del Tricentenario, [en
línea]. Madrid: Espasa, 2014.
[2] JCGM 200:2012 Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos
fundamentales y generales, y términos asociados (VIM) 3 edición, version 2008 con
correcciones menores / International vocabulary of metrology – Basic and general
concepts and associated terms (VIM) 3rd edition, 2008 version with minor corrections.
http://www.sim-metrologia.org.br/voca_int_metro.pdf
Relojes de sol
https://es.wikipedia.org/
Origen del sistema sexagesimal
Origen del sistema sexagesimal
Stonehenge
Stonehengue
https://es.wikipedia.org/
Los equinoccios, y el punto vernal
Punto vernal
Equinoccio de primavera, emisferio norte
Reloj de arena
Reloj de agua
Reloj de agua
Reloj de péndulo
Mecanismo del reloj de Péndulo
Christiaan Huygens (1656)
Reloj de cuarzo
• Warren Marrison y J.W. Horton (1920) construyen el
primer reloj de cuarzo en los Bell Telephone
Laboratories.
• Seiko usó su modelo Quartz Crystal QC-591 para
cronometrar los Juegos Olímpicos de Tokio, en 1964.
Osciladores eléctricos
LCw
10
http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/81-el-receptor-elemental-viii
http://deradios.com/tag/frecuencia-modulada/
http://www.traviasuite.com/frecuencias-emisoras-de-radio.html
Espectro electromagnético
https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico
Columpio
https://f2malbaida.wordpress.com/2012/02/10/resonancia/
OSCILADORES
ATÓMICOS
Átomo de Bohr
Tubo de cesio
Enlaces
NIST-F1: opera alrededor de (27 °C) o (80 °F)
“El segundo”, definición actual
El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de laradiación correspondiente a la transición entre los dos niveleshiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio 133.
• Esta definición fue adoptada por la 13 CGPM reunida en 1967 /68
• El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) en su sesión de1997 ha aclarado que la anterior definición se refiere al átomo deCesio 133 en reposo, a una temperatura de 0 K.
Enlaces• http://www.nist.gov/pml/div688/nist-f2-atomic-clock-040314.cfm
NIST-F2: opera alrededor de (-193 °C) o (-316 °F)
NIST physicists Steve Jefferts (foreground) and Tom Heavner with the
NIST-F2 “cesium fountain” atomic clock, a new civilian time standard for
the United States.
NIST-F1 (Fuente de Cesio)
(USA)
NIST (Reloj de Iterbio)
(USA)
PTB (Alemania)
Reloj Atómico de Cesio
CS2
CENAM (México)
Reloj Atómico de Cesio
Relojes comerciales
DEFINICIONES DE LA
UNIDAD DE TIEMPO EN
EL SI,
“EL SEGUNDO”
“El segundo”, primera definición
Segundo es la 1/86 400 parte de un día solar medio entre los años
1790 y 1850 .
• Fue la primera definición y se aceptó hasta 1956.
• Se logran incertidumbres de ± 1 ms para un período de observación
de 1 día.
Unidades de medida dependientes del tiempo• Un metro es la longitud de trayecto recorrido en el vacío por la luz durante un tiempo de
1/299 792 458 de segundo.
• Un amperio es la intensidad de una corriente constante que manteniéndose en dosconductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable ysituados a una distancia de un metro uno de otro en el vacío, produciría una fuerza igual a2×10-7 newton por metro de longitud.
• Una candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emiteuna radiación monocromática de frecuencia 540×1012 Hertz y cuya intensidad energética en
dicha dirección es 1/683 vatios por estereorradián.
http://sciencereview.berkeley.edu/article/a-time-to-kilo/
ESCALAS DE
TIEMPO
¿Qué es una escala de valores?
1.27 VIM
Conjunto ordenado de valores de magnitudes de una determinada naturaleza,
utilizado para clasificar magnitudes de esta naturaleza, en orden creciente o
decreciente según sus valores cuantitativos.
Time zones map (Last update: August 2015)
https://en.wikipedia.org/wiki/Time_zone#/media/File:Standard_World_Time_Zones.png
ESCALA DE TIEMPO REFERENCIA PROPÓSITO
Tiempo sideral
(Equinoccial)
Día sideral = 23 h, 56 min y 4.09 s de día solar medio. Duración del año se mide con
respecto a las estrellas en la
bóveda celeste, consideradas
aproximadamente fijas.
Tiempo de Greenwich
(GMT - Greenwich Mean
Time)
Día solar medio observado en el Meridiano de Greenwich. Zona horaria.
Conteo de 12:00 a 12:00.
Tiempo Universal (UT) GMT Conteo de 00:00 a 00:00, en 1925
por la comunidad astronómica.
Tiempo Universal 0
(UT0)
1 año tropical (punto vernal) = 365.2422 días solares medios
= 365 d, 5 h, 48 min, 45.5 s
* 1 segundo = 1 día solar medio / 86 400
Minimizar los efectos de la
excentricidad e inclinación de la
órbita terrestre.
Los equinoccios, y el punto vernal
Punto vernal
Equinoccio de primavera, emisferio norte
ESCALA DE TIEMPO REFERENCIA PROPÓSITO
Tiempo Universal 1 (UT1) UT0 + Movimiento angular
verdadero de rotación de la
tierra.
Tener en cuenta el fenómeno de movimiento
polar, el cual hace cambiar la posición aparente
de un punto fijo de observación con respecto a un
cuerpo celeste.
(http://atenea.pntic.mec.es/Antares/modulo1/m1_
u101.html).
Tiempo Universal 2 (UT2) UT1 + correcciones para
minimizar el efecto de
inhomogeneidades en la
rotación de la tierra.
Corregir inhomogeneidades causadas por:
* Movimiento de las masas atmosféricas.
* Efectos de las estaciones.
* Cambios en el momento de inercia de la tierra
por variación en las masas de agua, hielo y aire.
* Frenado constante por transferencia de
momentum angular mediante las fuerzas de
marea.
ESCALA DE TIEMPO REFERENCIA PROPÓSITO
Tiempo Atómico Internacional
(TAI)
Lecturas de relojes atómicos
operando en diferentes
lugares en concordancia con
la definición del segundo, la
unidad de tiempo del SI. 14ª
CGPM en 1971.
Definir la referencia coordinada de tiempo por el
CCDS (Consultatif pour la Définition de la
Seconde) en 1970 y ajustada en 1980.
Tiempo Universal Coordinado
(UTC)
HORA LEGAL
UTC = TAI - N;
N es el número de
"segundos intercalares"
establecidos por el IERS.
* En el segundo 0 del 1900-01-01 el TAI, el TE y
UT1 debían coincidir.
* Las variaciones en la rotación de la tierra hacen
que TAI y UT1 difieran aproximadamente 2
ms/día, necesitándose entonces de una
compensación.
* Se debe garantizar que la diferencia entre UTC
y UT1 no sea mayor que 0.9 s.
Temas complementarios
Escritura de fecha y hora
ISO 8601:2004 "Data elements and interchange formats —
Information interchange — Representation of dates and times"
("Elementos de datos y formatos de intercambio —
Intercambio de información — Representación de fechas y
horas")
NTC 1034:2014 (anterior 1994)
• Fecha : Año-mes-día
Ejemplo: 2011-10-20
• Hora : hh:mm:ss
Ejemplo: 07:52:15
Patrón Nacional de Tiempo
Resolución No. 6467 de 2011-02-11
Se declara como patrón nacional de tiempo al siguiente:
Reloj atómico de Cesio
Marca: Symmetricom
Modelo: Cs III 4310 B
No.de serie:0833008915
Patrón Nacional de Tiempo
Resolución No. 41242 de 2013-07-11
Se declara como patrón nacional de tiempo, el siguiente:
Nombre: Reloj Atómico
Descripción: Conjunto de relojes atómicos de Cesio 133.
Contexto legal de la hora en Colombia• Decreto número 2707 de 1982: se adopta la hora legal en el territorio nacional
como la del tiempo Universal Coordinado -UTC- disminuido en 5 horas.
• Decreto Número 717 de 1992: se adopta la hora legal como la del tiempoUniversal Coordinado- UTC- disminuido en 4 h. El día 1993-02-07 serestablece el desfase de 5 horas.
• Mediante decreto 4175 de 2011-11-03 se crea el Instituto Nacional deMetrología (INM) y se le asigna como una de sus funciones: “Mantener,coordinar y difundir la hora legal de la República de Colombia”.
• Decreto 1595 de 2015-08-05, En virtud del numeral 14 del artículo 6 deldecreto 4175 de 2011, las empresas, entidades u organismos dedicados ensus servicios a informar o a utilizar de alguna manera este producto, deberándivulgar la hora legal coordinada por dicha entidad.
Calibración de Cronómetros
Prácticas de laboratorio
Calibración de Cronómetros
A. Método: Comparación directa de tiempo
Calibración de Tacómetro Óptico
Prácticas de laboratorio
PRÁCTICA No.2
Calibración de Tacómetro Óptico
Prácticas de laboratorio
ACTIVIDADES
LABORATORIO TIEMPO Y
FRECUENCIA
< año 2008 Año 2010
Junio de 2015
Julio de 2015
Julio de 2015
Symmetricom
Atomic clocks:
• CsIII 4310B
• 5071A
• Rb 8040C
Rohde & Schwarz:
• Rb XSRM
• Quartz XSD 2
• Generator SMS 2
Network Time
Server NTP:
• Symmetricom
1520R-S350
Interactive Voice
Response
(IVR-DELL).
ESQUEMA DE
TRAZABILIDAD
Hora Legal de la
República de Colombia
Como una función del INM por el
Decreto 4175 de 2011
5 MHz
1 PPS
(pulse per second)
Cesium Primary Standard
Symmetricom 5071A
AOG (Auxiliary Output Generator)
Microphase Stepper
Symmetricom
AOG-110
Distribution Switch of 1 PPS
Symmetricom 4033A
Time server NTP
Symmetricom 1520R-S350UTC - 5 hours
Colombian Legal Time
Decree 2707 of 1982
Legal Time
Servers
Common View System
SIM Time Network (SIMTN)
LEGAL TIME
http://horalegal.inm.gov.co
Syncronization through
free software
from Symmetricom
http://tf.nist.gov/sim/
ESQUEMA DE
TRAZABILIDAD
Interactive Voice Response
(IVR-DELL).Hora Legal de la
República de Colombia
Como una función del INM por el
Decreto 4175 de 2011
LEGAL TIME
http://horalegal.
inm.gov.co
LEGAL TIME
http://www.inm.
gov.co
Syncronization
through
free software
from
Symmetricom
ASEGURAMIENTO
METROLÓGICO
Escala de Tiempo INM
Automatización
24 h
7 días
SISTEMA DE CALIDAD
Y PUBLICACIÓN DE CMC
DATE OBJECTIVE PROPOSED
2011 (SIC) to 2013 (INM)
2014 (Accreditation monitoring audit)
Accreditation
2013
The
Arrangement
was signed
2014 to 2015
Accreditation Process
1.
Accreditation
Process
Accreditation
Process
Accreditation Process
2.
Accreditation
Process
CIPM MRA (2013-05-15)
Submission of the SIM.TF.10.2014 CMC
1.
Submission of the SIM.TF.10.2014 CMC
2.
Submission of the SIM.TF.10.2014 CMC
3. Date RMO Version number of
the CMC file
Quantity of
comments
2014-05-30
to
2014-08-08
01 and 02 6
2014-08-08
to
2015-01-21
03 24
2015-01-21
to
2015-02-12
04 2
Simposium at
CENAM on 2014
Traceability in
time and
frequency using
the phase
difference
calibration
method
Analysis of
reported
uncertainty since
2008 to 2014
GRACIAS
http://www.inm.gov.co/index.php/sala-prensa/noticias/187-primer-reconocimiento-mundial-a-mediciones-inm
http://www.acac.org.co/acac/publicacion-de-las-cmc-del-laboratorio-de-tiempo-y-frecuencia/
http://kcdb.bipm.org/appendixC/TF/CO/TF_CO.pdf
GRACIAS