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Implementaci�n de un Banco para calibraci�n de cron�metros utilizando un oscilador de elemento base rubidio

 

Implementation of a bench for calibration of chronometers using a rubidium base element oscillator

 

Implementa��o de uma bancada para calibra��o de cron�metros utilizando um oscilador de elemento base de rub�dio

 

 

 

 

 

Correspondencia: diego.mayorga@espoch.edu.ec

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de investigaci�n

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*Recibido: 30 de enero de 2020 *Aceptado: 15 de febrero de 2021 * Publicado: 11 de marzo de 2021

                                I.            Magister en Seguridad y Prevencion de Riesgos del Trabajo, Ingeniero Mecanico, Docente de Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica Del Chimborazo, Ecuador.

                             II.            Master Universitario en Ingenieria Matematica y Computacion, Master Universitario en Ingenieria de la Energia, Ingeniera Industrial, Docente de Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica Del Chimborazo, Ecuador.

                           III.            Master Universitario en Ingenieria Matematica y Computacion, Ingeniero en Electronica y Telecomunicaciones, Docente de Facultad de Mec�nica, Escuela Superior Polit�cnica Del Chimborazo, Ecuador.

                         IV.            Investigador Independiente, Ecuador.

Resumen

Esta investigaci�n se presenta con objetivo el desarrollo de un banco de calibraci�n para instrumentos de tiempo, espec�ficamente cron�metros basado principalmente en un oscilador de rubidio BELL EFRATON. El proyecto se desarrolla dentro de tres campos en espec�fico, el estad�stico, electr�nico y el metrol�gico; en el campo electr�nico se analiza y desarrolla un circuito el cual consta de varias etapas, para la trasformaci�n de las se�ales de frecuencia emitidas por parte del oscilador a se�ales de voltaje� para la alimentaci�n de un LED en el cual se puede observar de manera �ptima las lecturas de tiempo; mientras que el campo metrol�gico analiza las se�ales emitidas por oscilador ya no transformadas a valores de voltaje sino como estampas de tiempo que sirven como sistema patr�n aptas para proceso de calibraci�n; el campo estad�stico analiza cada una de estas lecturas con la finalidad de determinar errores e incertidumbre en las mismas. Una vez validados tanto sistema patr�n, errores y funcionamiento �ptimo del circuito se procede a realizar la calibraci�n de un cron�metro marca CASIO con la toma de diez lecturas a intervalos de tiempo dispares. El proceso de calibraci�n se realiza a condiciones f�sicas controladas tal como menciona la normativa ISO 17025 entre otras. De las lecturas la primera muestra un error de 0.33% y la �ltima un 0.0139%, siendo estas la de mayor y menor valor correspondientemente al igual que en la incertidumbre; todas las lecturas est�n por debajo del porcentaje de error m�nimo del 5% para ser rechazadas por lo que el proceso de calibraci�n es aceptado y validado, a lo cual posteriormente se emite un certificado de calibraci�n con formato propio del autor. Durante el proceso es sumamente importante controlar la propagaci�n de errores, as� como un mal manejo del equipo, especialmente del oscilador.

Palabras claves: Metrolog�a; oscilador; calibraci�n; incertidumbre; aceptaci�n; tiempo; cron�metro.

 

Abstract

This research is presented with the objective of developing a calibration bench for time instruments, specifically chronometers based mainly on a BELL EFRATON rubidium oscillator. The project is developed within three specific fields, the statistical, electronic and metrological; In the electronic field, a circuit is analyzed and developed which consists of several stages, for the transformation of the frequency signals emitted by the oscillator to voltage signals for the supply of an LED in which the signals can be optimally observed. time readings; while the metrological field analyzes the signals emitted by the oscillator no longer transformed to voltage values but as time stamps that serve as a standard system suitable for the calibration process; the statistical field analyzes each of these readings in order to determine errors and uncertainty in them. Once both the standard system, errors and optimal operation of the circuit have been validated, a CASIO brand chronometer is calibrated, taking ten readings at disparate time intervals. The calibration process is carried out under controlled physical conditions as mentioned in the ISO 17025 standard among others. Of the readings, the first shows an error of 0.33% and the last one a 0.0139%, these being the ones with the highest and the lowest value correspondingly as in the uncertainty; All the readings are below the minimum error percentage of 5% to be rejected, so the calibration process is accepted and validated, to which a calibration certificate is subsequently issued in the author's own format. During the process it is extremely important to control the propagation of errors, as well as a bad handling of the equipment, especially of the oscillator.

Keywords: Metrology; oscillator; calibration; uncertainty; acceptance; time; stopwatch.

 

Resumo

Esta pesquisa � apresentada com o objetivo de desenvolver uma bancada de calibra��o para instrumentos de tempo, especificamente cron�metros baseados principalmente em um oscilador de rub�dio BELL EFRATON. O projeto desenvolve-se em tr�s dom�nios espec�ficos, o estat�stico, o eletr�nico e o metrol�gico; No campo eletr�nico, � analisado e desenvolvido um circuito que consiste em v�rias etapas, para a transforma��o dos sinais de frequ�ncia emitidos pelo oscilador em sinais de tens�o para a alimenta��o de um LED no qual os sinais podem ser observados de forma otimizada. enquanto o campo metrol�gico analisa os sinais emitidos pelo oscilador n�o mais transformados em valores de tens�o, mas como carimbos de tempo que servem como sistema padr�o adequado para o processo de calibra��o; o campo estat�stico analisa cada uma dessas leituras para determinar erros e incertezas nas mesmas. Depois que o sistema padr�o, os erros e a opera��o ideal do circuito foram validados, um cron�metro da marca CASIO � calibrado, fazendo dez leituras em intervalos de tempo diferentes. O processo de calibra��o � realizado sob condi��es f�sicas controladas, conforme mencionado na norma ISO 17025, entre outras. Das leituras, a primeira mostra um erro de 0,33% e a �ltima de 0,0139%, sendo estas as de maior e menor valor correspondentemente como na incerteza; Todas as leituras est�o abaixo do percentual m�nimo de erro de 5% para serem rejeitadas, portanto o processo de calibra��o � aceito e validado, para o qual � posteriormente emitido um certificado de calibra��o em formato pr�prio do autor. Durante o processo � extremamente importante controlar a propaga��o de erros, bem como o mau manuseio do equipamento, principalmente do oscilador.

Palavras-chave: Metrology; oscilador; calibra��o; incerteza; aceita��o; clima; cron�metro.

 

Introducci�n

Hablar de metrolog�a es sin�nimo de calibraci�n de instrumentos; en el mundo hay infinidad de instituciones, ya sean p�blicas, privadas o a su vez educacionales que cuentan con un equipo apropiado para calibraci�n de instrumentos, en espec�fico de tiempo, sin embargo, se hace imposible dejar de nombrar quiz� los m�s importantes. LACOMET (Laboratorio Costarricense de Metrolog�a), INACAL (Instituto Nacional de Calidad, divisi�n de Tiempo y Frecuencia � Per�). Quiz� por las publicaciones realizadas, investigaciones, equipo t�cnico y dem�s, las importantes de am�rica a criterio reservado como lo son el CENAM (Centro Nacional de Metrolog�a, divisi�n de Tiempo y Frecuencia � M�xico) y NDMC (Albania. National Directorate of Metrology and Calibration), siendo estos miembros de la Red NIST (National Institute of Standards and Technology)

La metrolog�a implica directamente toda acci�n controlada y monitoreada por los distintos patrones y normativas vigentes en el pa�s. Todo proceso desarrollado bajo dichos patrones, genera siempre un cierto grado de confianza en los resultados finales obtenidos. Los distintos patrones de medida, requieren que se hagan verificaciones de los mismos antes de que sean empleados en la calibraci�n de los distintos tipos de instrumentos. Siendo contemplados valores como incertidumbre, desviaciones t�picas, distribuciones y dem�s, siendo estos propios del campo estad�stico.

En esta investigaci�n tiene como finalidad el implementar un banco de pruebas para realizar calibraci�n de instrumentos de tiempo, as� como elaboraci�n de los procedimientos para realizar la misma de forma adecuada, mediante la aplicaci�n de patrones vigentes; de forma complementaria se determinan las herramientas estad�sticas principales para monitorear los sistemas de medici�n en funci�n de las frecuencias que tiene el oscilador.��

 

Oscilador de rubidio

En palabras simples y nada complejas se puede decir que un oscilador es nada m�s que un generador de se�ales peri�dicas de alta precisi�n y estabilidad, pudiendo ser estas de car�cter cuadrada, senoidal, rampa o dem�s.

Esta clase de osciladores se caracterizas por tener una celda con gas rubidio. El rubidio tiene una frecuencia a resonancia at�mica de 6 834 682 608 Hz. Es innegable pensar que los �tomos de rubidio dentro de la celda no posean cierto grado de entrop�a, por lo que para disminuir la misma se inyecta a la celda gas arg�n a una mil�sima de la presi�n atmosf�rica normal.

 

M�todo de calibraci�n directa

El presente m�todo consiste en poder comparar un cierto intervalo de tiempo, obtenido tanto del instrumento a calibrar, ya sea este un reloj, cron�metro u hor�metro, contra un intervalo de tiempo o se�al de audio, obtenidos frecuentemente de un radio de onda corta, un LED calibrado bajo un cristal o un patr�n de referencia que haya sido validado anteriormente, de preferencia que trabaje bajo se�al de sincronizaci�n con el NIST.

 

Desviaci�n de Allan

A inicios de la �poca de los a�os 70 el Institute of Electrical and Electronics Engenieers o m�s conocido como por sus iniciales IEEE, exactamente un subcomit� de la divisi�n de Estabilidad en Frecuencia, impuls� la desviaci�n de Allan como el m�todo id�neo para la caracterizaci�n de todo tipo de oscilador.

Esta desviaci�n es una herramienta de car�cter matem�tico utilizado para el estudio de las mediciones de Frecuencia y Tiempo, caracter�sticas propias de un oscilador. Entre las principales tenemos:

En el campo de metrolog�a, ayuda a una buena estimaci�n de la dispersi�n de variables fijas

Se presentan inconsistencias en su valor cuando las variables est�n en funci�n de la magnitud tiempo

A nivel internacional es reconocido como el m�todo utilizado para determinar la estabilidad de la frecuencia emitida por los osciladores

Un factor a considerar es la automatizaci�n en la toma de mediciones

 

Trazabilidad

La trazabilidad en el resultado de una medida es considerada un elemento vital para garantizar una excelente diseminaci�n entre todas las unidades de medida presentes en patrones nacionales o a su vez internacionales.� En la actualidad, patrones de referencia con trazabilidad internacional (NIST), prestan sus servicios en el �rea de calibraciones y caracterizaci�n a diversos sistemas patr�n. Uno de sus diversos alcances es la capacidad de media y calibraci�n (CMC), implementado frecuentemente en instrumentos de tiempo, como cron�metros, hor�metros. Relojes at�micos digitales, multica libradores, etc.

 

Criterios de aceptaci�n y rechazo

Todo equipo o aparato de medida este sujeto a un plan de calibraci�n, dicho plan consta de una descripci�n muy detallada donde constan caracter�sticas, especificaciones, adem�s de su respetivo criterio de aceptaci�n.

El criterio de aceptaci�n o rechazo, en los diversos equipos de medida o revisi�n, es considerado como precisi�n m�nima necesaria para que las medidas o informaci�n que muestra el equipo sea validado, y a la vez se garantice el cumplimiento de diversas normativas vigentes. Entre los principales requerimientos para emitir cualquier criterio, tenemos:

�         Valor nominal de la magnitud sujeta a medici�n

�         Tolerancia

�         Los dos anteriores a su vez son vitales para

�         La validaci�n de la medida

�         Costo m�nimo y equipo necesario para la medici�n

 

Metodolog�a

La metodolog�a que se ha usado para este trabajo de investigaci�n es la aplicada de car�cter tecnol�gico cuya caracter�stica es la generaci�n de conocimiento que puede ponerse en practica ya sea en el campo productivo o educativo en base a aspectos de car�cter t�cnico, con la finalidad de encontrar soluci�n al d�ficit en el campo de la calibraci�n de instrumentos de tiempo tanto en el campo te�rico como practico.

1.      An�lisis y diagn�stico del oscilador

2.      Principio de funcionamiento y selecci�n de los componentes electr�nicos

3.      Simulaci�n del posible comportamiento del circuito

4.      Fabricaci�n del circuito

5.      Montaje de sistema completo

6.      Cumplimiento de normativa y sistema patr�n

7.      Certificado de calibraci�n

 

An�lisis y diagn�stico del oscilador

Un dato de esencial, pese a conocerlo mediante la hoja de vida, es conocer exactamente la frecuencia que posee el oscilador, por lo que le mismo es conectado a un osciloscopio para verificar dicha informaci�n, obteniendo la siguiente curva:

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Figura 1: Frecuencia � Oscilador

Fuente: Autores

 

Como se puede observar claramente en la figura anterior, efectivamente el oscilador emite una frecuencia oscilante entre 5 a 10 MHz, espec�ficamente el instrumento marca 9.96 MHz, habiendo una ligera desviaci�n de apenas 4 cent�simas, esto debido a caracter�sticas propias del oscilador a su vez la precisi�n y la exactitud en la lectura por parte de osciloscopio.

 

Principio de funcionamiento y selecci�n de los componentes electr�nicos

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Figura 2: Diagrama de bloques del sistema completo

Fuente: Autores

 

Las se�ales de frecuencia emitidas por el oscilador son manipuladas hasta lograr transformarlas a �estampas de tiempo�. Una estampa de tiempo es una especie de identificador para monitorizar que cada lectura de la magnitud a medir, que en este caso es el tiempo, sea �nica y totalmente de acuerdo al sistema patr�n utilizado.

Las se�ales son manipuladas hasta alcanzar estampas de tiempo, la mejor manera de explicar la implementaci�n de sistema en s� mismo, es el lenguaje electr�nico; por lo que en primer lugar� una vez ya transformadas las se�ales de frecuencia a se�ales de voltaje, estas son capaces de activar un LED� a fin la situaci�n;� el valor promedio (o valor DC) de esa salida puede obtenerse su promedio en el tiempo cumpliendo as� la definici�n de DC. Electr�nicamente, eso equivale a extraer su valor DC mediante un filtro, dejando pasar �nicamente esa componente de la se�al y el resto no, eso significa filtrar la se�al,� entonces la salida del filtro es proporcional a la frecuencia de entrada, teniendo as� lo que b�sicamente y en lenguaje t�cnico se le conoce como convertidor frecuencia a voltaje.

Debido al grado de dificultad que presenta el sistema, y al grado de precisi�n y exactitud que se necesita en el funcionamiento del circuito, es necesaria una etapa que permita reducir la frecuencia de la se�al de entrada, lo que s� puede lograrse f�cilmente con circuitos digitales, debido a las frecuencias que manejan. En concreto, se pueden usar contadores de d�cadas para reducir la frecuencia de entrada a una escala de 1:10, es decir, la frecuencia se reduce a su d�cima parte.

Los circuitos digitales que facilitan la manipulaci�n de se�ales de alta frecuencia, presentan una particularidad ; no pueden manejar voltajes que est�n fuera del rango de 0 a 5V, mismo valor de voltaje que por lo general manejan los relojes LED afines a la situaci�n, por lo que se requiere una etapa para convertir la se�al senoidal de entrada, misma que es capaz de generar valores negativos ,en una se�al cuadrada de 0 a 5V que pueda manejar la etapa de reducci�n de frecuencia antes mencionada. Este proceso se lo puede llevar a cabo al implementarse con un comparador anal�gico pero que pueda manejar la frecuencia de la onda senoidal. Los componentes, divididos por bloques son:

Conversi�n de la onda senoidal a onda cuadrada

�         Comparador anal�gico MAX907EPA

�         12 resistencias entre 1k y 10k Ohm.

Reducci�n de frecuencia

�         2 contadores de d�cada 74HC190

Multivibrador Monoestable

�         1 circuito integrado temporizador de tipo 555

�         1 diodo y 1 resistencia que garanticen su �ptimo funcionamiento sin turbulencias en el sistema

Ajuste de Rango y Aumento de Corriente de Salida

�         1 integrado LM324

�         1 circuito integrado LM324

�         1 TIP31C (BJT de potencia)

�         1 Reloj LED (500mA � 5V)

 

Simulaci�n del posible comportamiento del circuito

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Figura 3: Circuito general del sistema

Fuente: Autores

 

De la misma forma que en el proceso de selecci�n de componentes, la simulaci�n se realiza por bloques; el m�s importante el monoestable. Este proceso es analizado y estudiado a las dos principales frecuencias de resonancia presentes en el oscilador, que son 5 MHz y 10 MHz.

Al reducir la frecuencia del sistema al 50% (5 MHz), se tiene un periodo aproximadamente de 20us, esto debido a que el pulso en alto est� fijado para 10us, luego al pasar al siguiente franco esto se dispara lo que provoca 10us en alto y 10us en bajo. El ciclo �til de la salida de 555 esta aproximadamente al 50% debido a la que mitad del tiempo est� en alto y la otra en bajo, esto influye en el valor de voltaje de la siguiente manera: V_DC=0.50 x 5V=2.5 V

El efecto anterior se repite a medida que se manipule el valor de la se�al de la frecuencia, de esta forma la salida del monoestable ser� proporcional a la frecuencia de entrada, siendo este el principio para transformas las se�ales de frecuencia a voltaje o visto desde un punto de vista metrol�gico, a estampas de tiempo. Algo sumamente importante a considerar es que el tiempo de pulso de salida del monoestable deber ser igual al m�nimo periodo (m�xima frecuencia) esperada en la entrada. A un valor m�ximo de resonancia del 100% (10 MHz), el valor de voltaje es expresado de la siguiente manera: V_DC=1 x 5V=5 V

La se�al de entrada es de tipo cuadrada, sin embrago la se�al de frecuencia emitida por parte del oscilador de rubidio es del tipo senoidal. Adem�s las frecuencias de inter�s sujetas a an�lisis son de 5MHz a 10 MHz, est�n fueran del rango de trabajo del 555,� si bien es cierto existen varios tipos de controladores 555 que son capaces de manejar este valor de frecuencias, pero� un factor de suma importancia es considerar que los mismo no est�n disponibles en el mercado nacional, por lo que es necesario una etapa que pueda convertir la se�al senoidal a cuadrada y adem�s pueda reducir el valor de la frecuencia a rango aptos para el tipo de controlador a disposici�n.

 

Fabricaci�n del circuito

 

Figura 4: Circuito general del sistema

Fuente: Autores

 

Debido al grado de precisi�n que necesita el presente proyecto lo m�s adecuado es utilizar una Printed Circuit Board (PCB), o m�s conocido como circuito impreso; para utilizar un PCB, es necesario el dise�o del mismo donde se controlen aspectos como posicionamiento de los componentes, distribuci�n, est�tica y m�ximo rendimiento de los mismos. De la misma forma que en el proceso de simulaci�n, para el dise�o del PCB, es necesario un software especializado en el dise�o de este tipo de placas.

 

Montaje de sistema completo

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Figura 5: Funcionamiento general del sistema

Fuente: Autores

 

Una vez corroborada una correcta selecci�n de componentes electr�nicos, y de igual manera en el proceso de simulaci�n se realiza el montaje del sistema por completo; entre las principales consideraciones en el momento de las conexiones es de vital importancia tener en consideraci�n que tanto el oscilador como la fuente de alimentaci�n externa para el circuito deber ser conectadas a una toma de voltaje nominal entre 110V a 120V.

 

Cumplimiento de normativa y sistema patr�n

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Figura 6:� Temperatura y humedad

Fuente: Autores

 

En primera instancia es necesario el control de las condiciones f�sicas en momento del proceso de la calibraci�n, en base a lo estimulado por la normativa ISO 17025, misma que es la encargada de la regulaci�n de todo proceso de calibraci�n.

El sistema patr�n primario utilizado para la presente investigaci�n, es el que esta vigente a nivel internacional NIST, debido a que el Ecuador consta dentro de la Red de dicha instituci�n. La calibraci�n se realiza en coordinaci�n entre el patr�n secundario, es decir el oscilador de rubidio y el primario a hora y fechas establecidas, tal como muestra la informaci�n pertinente al caso:

�

Figura 7: Hora continental

Fuente: (CMEE 2021)

 

Cada pa�s miembro de la red NIST cuenta con tipo de oscilador diferente, en donde el criterio que diferencia un oscilador de otro es el elemento base; los osciladores utilizados a nivel continental son en base a rubidio y cesio, siento estos �ltimos los que contribuyen de forma directa en la Hora Universal Coordinada (UTC).

Una vez verificados los par�metros antes expuestos, se comienza a la toma de lecturas de tiempo para proceder al proceso de calibraci�n, en base a lo que dice la normativa es necesario realizar un m�nimo de lecturas para dicho proceso cumpla con un criterio de aceptaci�n. Para el presente proyecto se consider� un m�nimo de 10 lecturas para poder validar el proceso en todo su desarrollo. Finalmente, el proceso es realizado por el m�todo de la calibraci�n directa, que consiste en la comparaci�n de la lectura de tiempo visualizada en el sistema en relaci�n a la informaci�n mostrada por el sistema patr�n.

 

 

 

Certificado de calibraci�n

		CERTIFICADO DE CALIBRACI�N
IDENTIFICACI�N DEL CLIENT E
Empresa:	ESPOCH			Correo: carlosl.gusqui@espoch.edu.ec
Direcci�n:	Panamericana Sur km 1 1/2, Riobamba-Ecuador			Certificado No: 01
Magnitud:	Tiempo
IDENTIFICACI�N DEL EQUIPO
Equipo: Cron�metro				Certificaci�n: �ISO9001: 2000
Marca: CASIO				C�digo: 1236-4
Modelo: HS-80TW				Resoluci�n:1/1000 segundos
Serie: S/N				Rango: 9 horas 59 minutos y 59,999 Segundos
PATRONES UTILIZADOS
C�digo	Elemento		Marca	Modelo	Serie	Fecha Cal.	Prox. Cal.
9533	Rubidio		Efratom	UES-294-1	103715-001	2020-01-06	N/N
CALIBRACI�N
M�TODO:		COMPARACI�N DIRECTA CON CALIBRADOR������������
LUGAR DE CALIBRACI�N:		ESPOCH-FAC. MEC�NICA-LABORATORIO DE METROLOG�A
CONDICIONES AMBIENTALES		Temperatura (�C): 21.4				Unidad de Medida
		Humedad (%HR): 52				S.I_Segundos (s)
	N�. Lectura	Lectura Patr�n	Lectura del Equipo	Error		Incertidumbre
				Relativo	Porcentual
	1	30	30,0010	3,33E-05	0,3333%	0,0024
	2	90	90,0017	1,89E-05	0,1889%	0,0041
	3	180	180,0019	1,06E-05	0,1056%	0,0070
	4	600	600,0033	5,50E-06	0,0550%	0,0080
	5	1800	1800,0033	1,83E-06	0,0183%	0,0200
	6	3600	3600,0170	4,72E-06	0,0472%	0,0300
	7	7200	7200,0290	4,03E-06	0,0403%	0,0490
	8	14400	14400,0600	4,17E-06	0,0417%	0,1000
	9	28800	28800,0650	2,26E-06	0,0226%	0,1576
	10	57600	57600,0800	1,39E-06	0,0139%	0,1939
OBSERVACIONES
El presente proceso de calibraci�n de instrumentos de tiempos contempla incertidumbre de tipo A, seg�n lo expuesto en la secci�n 2.10. La evaluaci�n de la incertidumbre del presente documento fue realizada en base a la gu�a GUM; para determinar la presente incertidumbre se contempla un valor igual a 2 en lo que es el factor de cobertura, para una distribuci�n del tipo t-student, con una consideraci�n, que los grados de libertad (Veff), tienden al infinito, teniendo as� aproximadamente un 95.5% en la probabilidad de cobertura. La presente gu�a, tipo certificado de calibraci�n, es de car�cter exclusivo al instrumento que hace referencia. Finalmente, tanto como error e incertidumbre cumple con las condiciones establecidas en la norma.
Calibrador: Autor
Fecha de calibraci�n: 2020-01-06
AUTORIZADO POR:				�RECIBIDO POR:
OBT.
RESPONSABLE TECNICO - CLIENTE

 

An�lisis de los resultados

El an�lisis de c�lculo en el certificado comienza con la determinaci�n del error relativo en cada una de las lecturas de tiempo, es muy importante proseguir con el c�lculo ya que el error relativo si bien es cierto muestra valores concretos, dichos valores no muestran un sustento sufrientemente s�lido para poder emitir un criterio ya sea de aceptaci�n o no. En base a este error solamente se puede observar cual medida tiene mayor discrepancia en base a la lectura del sistema patr�n, un sustento a esta aseveraci�n es el siguiente grafico donde se pude analizar el comportamiento del error a lo largo del proceso.

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Gr�fico 1: Error relativo

Fuente: Autores

 

El error relativo es el pre�mbulo del c�lculo del error porcentual, dicho error a diferencia del anterior es de vital importancia y de suma ayuda ya que el mismo determina de manera expl�cita en qu� medida se cometi� el mayor error en el proceso de calibraci�n y de no estar bajo lo citado en la normativa dicha medida debe de ser eliminada o a su vez verificada. El error porcentual durante el proceso muestra el siguiente comportamiento:

�

Gr�fico 2: Error porcentual

Fuente: Autores

 

Finalmente, determinado el valor de los errores en cada una de las lecturas, se determina la incertidumbre que estas presentan para as� terminar emitiendo un criterio de aceptaci�n o rechazo y sentenciando la fiabilidad del cron�metro para determinadas aplicaciones. La incertidumbre presenta el siguiente comportamiento dentro del proceso.

�

Gr�fico 3: Incertidumbre de la medici�n

Fuente: Autores

 

Conclusiones

Despu�s de un correcto proceso de simulaci�n, as� como de selecci�n de los diversos componentes electr�nicos, el circuito del sistema alcanzo su punto �ptimo de funcionamiento sin presentar anomal�a alguna durante el proceso de calibraci�n o montaje del sistema. El oscilador de rubidio que es considerado equipo de car�cter vital en el banco de calibraci�n, a pesar de que el mismo se encontraba fuera de servicio, funciona de forma correcta dentro de los rangos establecidos y normativa competente desatacando que valores cr�ticos como la desviaci�n o varianza de Allan cumplen con los valores normados.

Para un mejor an�lisis durante el proceso de calibraci�n, los intervalos de tiempo en cada lectura fueron aumentados de forma proporcional en cada intervalo, estos evidencio el comportamiento singular en cada uno de los an�lisis posteriores; en lo que confiere al an�lisis de error relativo la curva del comportamiento muestra un sesgo hacia la izquierda, mientras que el comportamiento del error porcentual as� como el de la incertidumbre muestran sesgos hacia la izquierda y derecha respectivamente.

El error relativo muestra el mayor valor en la primera medici�n, exactamente un valor de 〖3.33x10〗^(-5)� mientras que en contraste el valor inferior es hallado en la quinta lectura, siendo un valor de 〖1.83x10〗^(-6). El error porcentual que es el que nos da el criterio de aceptaci�n o rechazo muestra el mayor valor en la primera lectura, concretamente de 0.33% mientras que el valor m�nimo es hallado en la �ltima lectura, correspondi�ndole un valor de 0.0139%; en ninguna de las lecturas el valor porcentual supera el 10%, valor al cual es rechazo totalmente un proceso y m�s cuando se trata de calibraci�n, seg�n lo estipulado por la normativa concerniente, as� se da por aceptado en tu totalidad el presente proceso de calibraci�n certificado el correcto funcionamiento de cron�metro para determinadas aplicaciones en base las estampas de tiempo emitidas por el oscilador.

La incertidumbre durante el proceso de calibraci�n, muestra su pico en la �ltima lectura siendo esta la de mayor confiabilidad por la magnitud del error porcentual cometido en la misma; este pico hace referencia a la dimensi�n del intervalo de tiempo, al ser esta tan grande en referencia a las dem�s, jugando as� un papel importante error los sistem�ticos o aleatorios durante el proceso en general.

 

Referencias

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2.              CEM. Evaluaci�n de datos de medici�n � El papel de la incertidumbre de medida en la evaluaci�n de la conformidad [En l�nea] 2012. Espa�a: JCGM. pp. 14 - 20.� [Consulta: 10 julio 2020].� Disponible en: https://www.cem.es/sites/default/files/jcgm2015.pdf.

3.              CENAM. GU�A T�CNICA SOBRE TRAZABILIDAD E INCERTIDUMBRE EN LA METROLOG�A DE TIEMPO Y FRECUENCIA [En l�nea] 2008.� pp. 14 - 25. [Consulta: 27 abril 2020]� Disponible en: https://www.academia.edu/32032549/CALIBRACION_Tiempo_Frecuencia.

4.              CMEE. Hora oficial para el Ecuador [En l�nea] 2021. [Consulta: 7 enero 2021]. Disponible en: http://cmee.mil.ec/.

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