Mayo 2012

Calibración de Contadores de Intervalo de Tiempo

(Cronómetros)Ing. Oscar Giovanni Fallas Cordero

Laboratorio Metrológico de Variables Eléctricas

Instituto Costarricense de ElectricidadCosta Rica

Agenda de Presentación

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

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

Relación de tiempo – frecuencia

1. Stopwatch and Timer Caliibration, National Institute of Standards and Technology, NIST, Special Publication 960-12

Conceptos Generales

Tf 1

PeriodoFrecuencia

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Conceptos Generales

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

Conceptos GeneralesDispositivosEspecificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Dispositivos

Cronometro Digital Oscilador de Cuarzo + Circuitería Electrónica

Cronometro Analógico Sistema Mecánico

Timers Conteo regresivo de un periodo definido

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Especificaciones y Tolerancias

Precisión Absoluta Ejm: 5 s por día

Precisión Relativa Ejm:

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Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Especificaciones y Tolerancias

Desempeño Típico Ejm: 70%

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Comparación Directa Contra Cronómetro Contra Referencia

Totalize

Medición de la base de tiempo

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración Comparación Directa (contra

Cronómetro)

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)

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración

Comparación Directa (contra Referencia)

Referencia Display de tiempo Opción 2:

Medición con cámara digitalTime and Frequency Standard

09:55:33 565

Object Under test

10 MHz1 PPS

Data cable

09:55:33

Standard time Camera

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración Totalize

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.

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración Medición de base de tiempo

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

tt

ff

∆ 𝑓𝑓 =

𝑓 𝑚𝑒𝑑− 𝑓 𝑛𝑜𝑚𝑓 𝑛𝑜𝑚 T

tttt 12

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Métodos de Calibración Medición de base de tiempo

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Incertidumbres Comparación Directa (contra

Cronómetro)

Calibración del cronómetro referencia

Precisión del cronómetro referencia

Resolución del DUT

Repetibilidad del DUT

Reacción Humana

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Incertidumbres Comparación Directa (contra

Referencia) Opción 1: Sistema contra display de tiempo

Calibración de la referencia

Precisión de la referencia

Resolución del DUT

Repetibilidad del DUT

Reacción Humana

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Incertidumbres Comparación Directa (contra

Referencia) Opción 2: Sistema con cámara digital

Calibración de la referencia

Sistema de captura de imágenes

Resolución del DUT

Repetibilidad del DUT

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Incertidumbres Totalize

Calibración del Generador/Contador

Precisión del Generador/Contador

Resolución del Contador

Resolución del DUT

Repetibilidad del DUT

Reacción Humana

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y Tolerancias

Métodos de Calibración e Incertidumbres

Preguntas y respuestas

Incertidumbres Medición de la base de

tiempoCalibración del Contador

Precisión del Contador

Resolución del Contador

Sistema de medición

Repetibilidad del DUT

Ejemplo

Comparación de MétodosMétodo Ventajas DesventajasComparación directa contra cronómetro

o Sencillo de implementaro Elimina parcialmente

reacción humana

o Requiere cronometro calibrado con relación superior

o Incertidumbres mayores

Comparación directa contra referencia (opción display)

o Sencillo de implementaro Aplicable a los distintos

tipos de cronómetros

o Reacción del operador es significativa (intervalos cortos)

o Incertidumbres mayores

Comparación directa contra referencia (opción cámara digital)

o Elimina parcialmente reacción humana

o Mejora incertidumbre

o Requiere más equipamientoo Mayor complejidad

Totalizeo Elimina parcialmente

reacción humanao Mejora incertidumbre

o Requiere más equipamiento

Base de tiempo o Eliminación completa de reacción humana

o Menor incertidumbreo Más rápido

o Requiere más equipamientoo Mayor complejidad

Conceptos GeneralesDispositivos

Especificaciones y ToleranciasMétodos de Calibración e Incertidumbres Preguntas y respuestas

Preguntas y respuestas

tt

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Instituto Costarricense de ElectricidadCosta Rica

Ing. Oscar Fallas Cordero

ofallasc@ice.go.cr