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

Niveles de energía del átomo de hidrógeno

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