OsnoveOsnove metrolometrološškogkogsistemasistema

TEHNIČKA OSNOVA1. ETALONI2. MERILA3. VERIFIKACIJA ETALONA I MERILA4. ANALIZA PODATAKA I IZVEŠTAVANJE5. OBEZBEĐENJE KVALITETA MERENJA6. USTANOVLJAVANJE I VERIFIKACIJA METODA7. RAZVOJ I ISTRAŽIVANJE8. OBUKA KADRA NA SVIM NIVOIMA

1. ETALONI 1. ETALONI (STANDARDI)(STANDARDI)STANDARD: STANDARD: dvostruko znadvostruko značčenje:enje:

-- tehnitehniččka preporuka ili slika preporuka ili sliččni dokumentni dokument-- etalon u strogo metroloetalon u strogo metrološškom smislukom smislu

ETALON:ETALON: materijalmaterijalizacija merne jediniceizacija merne jedinice

1. 1. fizifiziččke mereke mere: kilogram, otpornici, snop zra: kilogram, otpornici, snop zraččenjaenja2. 2. merni instrumentimerni instrumenti: jonizaciona komora: jonizaciona komora3. 3. Složeni (grupni) etalon: set sličnih materijalnihmera ili merila koji kombinovanom upotrebom čine etalon

4. 4. referentni materijalireferentni materijali: : 6060Co (aktivnost)Co (aktivnost)5. 5. merni sistemimerni sistemi koji realizuju, koji realizuju, ččuvaju ili uvaju ili reprodukuju jedinicu jedne ili vireprodukuju jedinicu jedne ili višše fizie fiziččkih velikih veliččina. ina.

ETALONIUslovi (OIML Doc.5:”Principles for the establishment of hierarchy schemes for measuring instruments” i OIML Doc.SP23 Sr2:”Principles concerning choice, official recognition, use and conservation ofmeasurement standards”)

Uslovi

METROLOŠKE KARAKTERISTIKE: mernanesigurnost određivanja ili reprezentovanja fizičkeveličine, stabilnost, merni opsegMETODE PRENOSA VELIČINEPROCENA REZULTATA MERENJA ETALONOM ILI REPREZENTOVANJA FIZIČKE VELIČINE FIZIČKOM POJAVOMSLUŽBENO PRIZNAVANJE: verifikacija od stranenadležne ustanove, etaloniranje i službenaautorizacijaPRINCIPI PRIMENE koristi se za etaloniranje a ne za merenje

MEMEĐUNARODNI ETALONĐUNARODNI ETALON

Etalon prihvaEtalon prihvaććen en međunarodnimmeđunarodnimsporazumomsporazumom kaokao osnovaosnova zaza prenosprenosvrednostivrednosti nana nacionalnenacionalne etaloneetaloneodređeneodređene fizifiziččkeke veliveliččineine

TRANSFER ETALON I TRANSFER ETALON I PUTUJUPUTUJUĆĆI ETALONI ETALON

Transfer etalon je etalon koji se koristi Transfer etalon je etalon koji se koristi kao intermedijarni u poređenju etalonakao intermedijarni u poređenju etalona

Putujući etalon je etalon posebno konstruisan tako da može da se prenosi bez promene metroloških svojstava

NACIONALNI ETALONNACIONALNI ETALON

NacionalniNacionalni etalon etalon jeje etalon etalon kojikoji jejepremaprema nacionalnomnacionalnom zakonuzakonu o o metrologijimetrologiji prepoznatprepoznat kaokao osnovaosnova zazarealizacijurealizaciju ii distribucijudistribuciju određeneodređenefizifiziččkeke veliveliččineine u u zemljizemljiNacionalniNacionalni etalon etalon jeje obiobiččnono primarniprimarni

PRIMARNI ETALONPRIMARNI ETALON

PrimarniPrimarni etalon etalon jeje etalon etalon kojikoji jejeoznaoznaččenen kaokao onajonaj kojikoji imaima najvinajviššeemetrolometrološškeke kvaliteteikvalitetei ččijaija vrednostvrednostjeje prihvaprihvaććenaena kaokao referentnareferentna zazadrugedruge etaloneetalone isteiste fizifiziččkeke veliveliččineine..

SEKUNDARNI ETALONISEKUNDARNI ETALONI

SekundarniSekundarni etalonietaloni susu etalonietaloni ččijaijavrednostvrednost jeje utvrđenautvrđena poređenjempoređenjem sasaprimarnimprimarnim etalonometalonom isteiste fizifiziččkekeveliveliččineine..

RADNI ETALONIRADNI ETALONI

RadniRadni etalonietaloni susu etalonietaloni kojikoji se se koristikoristirutinskirutinski zaza etaloniranjeetaloniranje iliili rpoverurpoverumerilamerila ((materijalnihmaterijalnih meramera, , mernihmernihinstrumenatainstrumenata) ) iliili referentnihreferentnih materijalamaterijala. . RadniRadni etalonietaloni se se etalonirajuetaloniraju pomopomoććuusekundarnihsekundarnih etalonietaloniMoguMogu se se koristitikoristiti ii kaokao etalonietaloni zaza brzubrzurutinskurutinsku proveruproveru korektnostikorektnosti sprovođenjsprovođenjmerenjamerenja

ReferentniReferentni etalonietaloni

ReferentniReferentni etalonietaloni susu etalonietaloni kojikoji imajuimajunajvinajviššaa metrolometrološškaka svojstvasvojstva nana određenojodređenojlokacijilokaciji iliili u u nekojnekoj organizacijiorganizaciji..LaboratorijeLaboratorije zaza internainterna etaloniranjaetaloniranjakoristekoriste oveove etaloneetalone zaza etaloniranjeetaloniranje svojihsvojihradnihradnih etalonaetalona ii merilamerilaReferentniReferentni etlonetlon, u , u smislusmislu ŠŠemeemeklasifikacijeklasifikacije etalonaetalona u u legalnojlegalnojmetrologijimetrologiji, mo, možže e bitibiti iznadiznad iliili ispodispodradnogradnog etalonaetalona

MetroloMetrološške oblastike oblastiOblast Podoblast Etalon

merenje mase etalon-artefakt+vaga

sila i pritisak ćelije, konvertori, vage, mašine za silu

zapremina, gustina, viskoznost

areometri, laboratorijska stakla, densitometri, viskozimetri isl.

DC kriogeni strujni komparator, Džozefsonov, Klicingov i kvantni Holovefekat, potenciometri, mostovi

AC AC/DC konvertori, etalonski kondenzatori, induktori i kompenzatori

HF termalni konvertori, kalorimetar, bolometar

visoke I i U transformatori, referentni izvori

ELEKTRICITET i MAGNETIZAM

MASA i srodneveličine

MetroloMetrološške oblastike oblastiOblast Podoblast Etalon

talasna dužina i interferometrija

stabilisani laseri, interferometri, komparatori, merni sistemi

dimenzijionametrologija

planparalenlne mere, koordinatne merne mašine, prstenovi, dubinometri, mikroskopi, optička merila ravnosti, mikrometri

merenje ugla autokolimatori, poligoni, goniometri

oblik

kvalitet površine

vreme Cs atomski časovnik + opremafrekvencija atomski časovnik, kvarcni oscilator,

laser

VREME i FREKVENCIJA

DUŽINA

MetroloMetrološške oblastike oblastiOblast Podoblast Etalon

kontaktno merenjetemperature

gasni termometri, ITS –90 fiksne tačke, termoelementi, otpornički termometri

merenje bezkontakta

crno telo, kriogeni radiometri, optičkipirometri, Si-fotodiode

vlažnost generatori vlage, elektronski higrometri, merila tačke rose sa ogledalima

Apsorbovana doze(industrijskaprimena)

kalorimetri, dihromatski dozimetri, jonizacione komore

Apsorbovana doze(medicinskaprimena)

kalorimetri, jonizacione komore

Zaštita odzračenja

jonizacione komore, referentnapolja, TEM i ostali brojači, bonerovasfera, faradejevi kapovi

Radioaktivnost jonizacione komore, referentni izvori, alfa i gama spektrometri, 4 πdetektori

IONIZUJUĆA ZRAČENJA i RADIOAKTIVNOST

TERMOMETRIJA

MetroloMetrološške oblastike oblastiOblast Podoblast Etalon

optički radiometri kriogeni radiometar, laser, referentni izvor, Au-vlakna

fotometri

kolorimetri

detektori vidljivog dela spektra, Si fotodiode,

optička vlakna ref. materijal, Au-vlakna

protok gasa (zapr.) rotaciona i turbinska merila,

protok vode

protok drugihtečnosti

etaloni zapremine, etaloni mase, nivometri,indukciona i ultrazvučna merila protoka

anemometrija anemometri

PROTOK

RADIOMETRIJAi FOTOMETRIJA

MetroloMetrološške oblastike oblastiOblast Podoblast Etalon

akustička merenja u gasu

etalonski mikrofoni, pistonfoni, kondenzatorski mikrofoni, kalibratorizvuka

akcelerometri akcelerometri, transduktori sile, laserakustička merenja u tečnostima

hidrofoni

ultrazvuk merila snage ultrazvuka, vaga za siluzračenja

hemija u životnojsredinihemija u medicini

overeni referentni materijali

materijali čiste supstancije i overeni referentnimaterijali

hranabiohemijamikrobiologijapH- metrija

overeni referentni materijali

KOLIČINA SUPSTANCIJE

AKUSTIKA, ULTRAZVUK, VIBRACIJE

Etalon Etalon jedinicejedinice mase mase [[kgkg]]

Vrednost etalona jedinice mase 1 kg se za 100 godinapromenila za 5 x 10–8, što je ekvivalentno 50 µg

Etalon jedinice dužine [m]

u ≤3 x 10-11

ElektriElektriččne veline veliččineineEtalon mase je značajan pošto se definicijaampera bazira na kilogramu

Električna strujaElektrični naponElektroagnetizamElektrična snagaFrekvencijaVremeKapacitivnostOtpornost

Etalon jedinice vremena [s]Sekunda se realizuje primarnom

cezijumskom frekvencijom na oko2 x 10-15 ekvivalentom od 1 s na 15

miliona godina.

BIPM vaga električne snage 1W = 1 Nm/s = m2kgs-3

("vat-vaga“)

Između dve faze je stabilno magnetno polje. Na sobnoj temperature ostvarena je merna nesigurnost realizacije 1 W sa 10 -8

Princip vage elektriPrincip vage električčne snagene snage

Kako se karakteristike namota ne menjaju tokom oba eksperimentaU I = m g v

Eksperiment sa tegom

Etalon razlike elektriEtalon razlike električčnog potencijala nog potencijala (elektri(električčnog napona) nog napona) [[VV]]

Etaloniranje na 10 V i 1,018 Vu ≤ 1,4 x 10-8Etalon baziran na Džozefsonovom efektu (spoju)definisan je u odnosu na Džozefsonovu konstantu

iz 1990, KJ-90.

Vrednost od 10 V se prenosi na Zenerovu dioduU(t, R) = U0 [1 + (p – p0), jako zavisi od pritiska

Etalonske naponske ćelije: 1,018 V

1 V = 1 W/A = 1 m2·kg·s–3·A–1 = 1 J/C

K{J-90} = 0.4835979 GHz/µV

Džozefsonov efekat

(Brajan Dejvid Džozefson Kardif,UK 1940, 1973 Nobelova nagrada za fiziku)

- 1990: realizacija volta preko Džozefsonovog efekat- 18. CGPM: Džozefsonova konstanta

K{J-90} = 0.4835979 GHz/µV

Osnovne jednačine koje pokrivaju dinamiku Džozefsonovog efekta su:

U(t) i I(t) napon i struja u Džozefsonovom spojuΦ(t): fazna razlika između talasnih funkcija dva superprovodnika u spojuIc je kritična struja u spojuh/2e – kvantum magnetnog fluksa = 1/ K{J-90}

3. Inverzni Džozefsonov AC efekat : φ(t) = φ0 + nωt + asin(ωt)

1. Džozefsonov DC efekat: IDC ~ sin Φ ( - Ic i Ic)

2. Džozefsonov AC efekat:Φ je linearna funkcija vremena i jačine struje Φ = f(t,I)Napon na spoju je fiksan UDCNaizmenična struja IAC ima amplitudu Ic ii frekvenciju

f = (2e/h) UDC

Džozefsonov spoj funkcioniše kao savršeni naponsko-frekventni konvertor

Kompletan sistem za realizaciju jedinice V Džozefsonovim efektom

Etalon jedinice otpornosti Etalon jedinice otpornosti [Ω][Ω]

RealizovanRealizovan kvantnimkvantnim HolovimHolovim efektomefektomKombinovanaKombinovana standardnastandardna mernamernanesigurnostnesigurnost realizacijerealizacije, , vezanavezana zaza RRKK--9090::1 1 ΩΩ jeje 1,7 x101,7 x10--88

100 100 ΩΩ do 10 kdo 10 kΩΩ jeje 1,8 x101,8 x10--8 8

1 Ω = 1 V/A = 1 m2·kg·s–3·A–2

Holovof efekat odgovara pojavi Holovog napona

Holov efekat (1879)Dr. Edwin Herbert Hall (1855-1938, USA)

Holov efekat proističe iz prirode struje koja protiče kroz provodnik.

Holov napon:razlika potencijala na različitim stranama provodničkog ili poluprovodničkog materijala stvorena dejstvom magnetnog polja upravnog na Holov element kroz koji prolazi struja

Holov otpor: odnos napona stvorenog strujom (karakteristika materijala)

ν - intidžer vrednost:1, 2, 3….. (frakcionalni holov efekat sa (ν = 2/7, 1/3, 2/5, 3/5, etc.)

h/e² - klicingova konstanta, RK

Kvantni Holov efekat

Kvantno-mehanička verzija Holovog efekta:Holova provodnost ima kvantnu vrednost

e – elementarno naelektrisanjeh – plankova konstanta

Sistem za realizaciju Sistem za realizaciju ΩΩkvantnim Holovim efektomkvantnim Holovim efektom

Etalon kapacitivnosti Etalon kapacitivnosti [[FF]]

Bazirana na realizaciji jedinice oma kvantnimHolovim efektom. Kombinovana relativna standardna mernanesigurnost ( s obzirom na RK-90):u ≤ 5 x10-8 na 1000 Hzu ≤ 4 x10-8 na 1592 Hz

h/e² - fon Klicingova konstanta (1990 god), RK-90

Primarni etalon jedinice aktivnosti [Bq]SIR4 π−γ jonizaciona komora

SIRSIR

F-18 Na-22 Na-24 Sc-46 Sc-47 Cr-51 Mn-54 Mn-56 Co-56 Co-57Co-58 Fe-59 Co-60 Zn-65 Ga-67 Se-75 Kr-85 Sr-85 Y-88 Nb-95Mo-99 Tc-99m Ru-103 Ru-106 Cd-109 Ag-110m In-111 Sn-113

I-123 Sb-124 I-125 I-131 Ba-133 Xe-133 Cs-134 Cs-137 Ce-139Ba-140 Ce-141 Ce-144 Eu-152 Gd-153 Sm-153 Eu-154 Eu-155Ho-166m Yb-169 Lu-177 Ta-182 Ir-192 Au-195 Tl-201 Hg-203Pb-203 Bi-207 Rn-222 Th-228 Am-241 Am-243.

Nisko i srednjeenergtesko X-zračenje (primarni etalon): Gy

Kerma u vazduhu(primarni etalon 60Co): Gy

Apeorbovana doza u vodi (primarni etalon, 60Co):Gy

Ambientna ekvivalentna doza (primarni etalon): Sv

NeutroniNeutroni

u u ≤≤ 2 %, k= 22 %, k= 2

REFERENTNI REFERENTNI MATERIJALI su etaloniMATERIJALI su etaloni

REFERENTI MATERIJAL REFERENTI MATERIJAL (RM)(RM): : materimaterijjal al iliili supstancasupstanca ččijaija jeje jednajedna iliili viviššeekarakteristikakarakteristika dovoljnodovoljno homogenahomogena i i dobrodobroustanovljenaustanovljena takotako dada mozemoze dada se se koristikoristi zazaetaloniranjeetaloniranje aparataaparata, , procenuprocenu metodametodamerenjamerenja iliili zaza deklarisanjedeklarisanje karakteristikakarakteristikamaterijalamaterijala..SvakaSvaka vrednostvrednost moramora dada budebude prapraććenaenamernommernom nesigurnonesigurnoššććuu, a , a principprincip hijerarhijehijerarhijejeje istiisti kaokao kodkod etalonaetalona i i mernihmernihinstrumenatainstrumenata..

SERTIFIKOVANI SERTIFIKOVANI REFERENTNI MATERIJALREFERENTNI MATERIJAL

SertifikovaniSertifikovani referentnireferentni material material (CRM): (CRM): jeje referentnireferentni material material prapraććenensertifikatomsertifikatom kojikoji potvrđujepotvrđuje dada jeje jednajedna iliiliviviššee vrednostivrednosti sertifikovanasertifikovana u u proceduriprocedurikojakoja jeje ustanovljenaustanovljena u u lanculancu metrolometrološškekesledivostisledivosti uzuz izrazavanjeizrazavanje mernemernenesigurnsotinesigurnsoti sasa nivoomnivoom pouzdanostipouzdanosti..OPOPŠŠTA PRIMEDBA: TA PRIMEDBA: ReferentniReferentni materijalmaterijalmozemoze dada budebude u u oblikuobliku ččistogistog iliili memeššanoganoggasagasa, , teteččnostinosti iliili u u ččvrstomvrstom stanjustanju..

MerilaMerila

Mere, merni instrumentiMere, merni instrumentiIndikatori (detektori)Indikatori (detektori)

Potrebne karakteristike merila:

1. Merna nesigurnost (zavisi od namene i konstrukcije merila)

2. Linearnost odziva (Idealno: M= aQ+b)

3. Zavisnost od jačine doze (Idealno: M/Q ili dQ/dt = const.)

4. Energetska zavisnost (M/Q = f (E) koriguje se pri etaloniranju )

5. Zavisnost od upadnog ugla 6. Rezolucija i fizičke dimenzije 7. Pogodnost očitavanja

9. Vreme odziva (definisano proizvodom RC, potrebno 3-5 vremenskih konstanti da se očitavanje stabilizuje )

10. Diskriminacija između tipova zračenja

11. Osetljivost (recipročna vrednost faktora kalibracije)

12. Merni opseg zavisi od namene i konstrukcije

8. Pogodnost korišćenja (ponovno korišćenje,pogodno rukovanje)

1. Op1. Opššti zahteviti zahtevi2. Tipsko ispitivanje ( ispitivanje tipa)2. Tipsko ispitivanje ( ispitivanje tipa)3. Prvi pregled3. Prvi pregled4.4. PeriodiPeriodiččni pregledni pregled

-- spoljaspoljaššnji preglednji pregled-- uticaj mikroklimatskih uslovauticaj mikroklimatskih uslova-- imunost na radiofrekventne smetnjeimunost na radiofrekventne smetnje-- elektrielektriččno prano pražžnjenjenjenje-- uticaj stranih elektromagnetskih poljauticaj stranih elektromagnetskih polja-- otpornost na elektriotpornost na električčni udarni udar-- stabilnost napajanja i uticaj nestabilnostistabilnost napajanja i uticaj nestabilnosti-- kratkorokratkoroččna i dugorona i dugoroččna stabilnost pokazivanjana stabilnost pokazivanja

Obaveza pregledaObaveza pregleda1.1. Merila vezana za rad carine i trgovineMerila vezana za rad carine i trgovine2.2. Merila u saobraMerila u saobraććajuaju3.3. Nadzor od javnog interesa (u saobraNadzor od javnog interesa (u saobraććaju, aju,

protivpoprotivpožžarne sluarne služžbe, kontaminacija be, kontaminacija žživotne ivotne sredine...)sredine...)

4.4. Merila u geodezijiMerila u geodeziji5.5. Merila u medicini i farmaceutskoj industrijiMerila u medicini i farmaceutskoj industriji6.6. Merila u zaMerila u zašštiti titi žživotne sredine i profesionalnih ivotne sredine i profesionalnih

lica i sprelica i spreččavanje akcidenataavanje akcidenata7.7. GrađevinarstvoGrađevinarstvo8.8. Pakovanje, transport i skladiPakovanje, transport i skladišštenje opasnih tenje opasnih

materijamaterija9.9. Javne sluJavne služžbe: vodovodi, proizvodnja i be: vodovodi, proizvodnja i

distribucija energije, transport i skladidistribucija energije, transport i skladišštenje tenje đubretađubreta

10.10.Kockarske maKockarske maššineine

LABORATORIJE U LABORATORIJE U METROLOMETROLOŠŠKOM LANCUKOM LANCU

Medjunarodne laboratorijeMedjunarodne laboratorijeNacionalniNacionalni metrolometrološškiki institutinstitutiiPrimarnePrimarne laboratorijelaboratorijeReferentneReferentne laboratorijelaboratorijeAkreditovaneAkreditovane laboratorijelaboratorijeInterne metroloInterne metrološške laboratorijeke laboratorije

MetroloMetrološška regulativa ka regulativa SRBIJESRBIJE

ZAKON O METROLOGIJI