Comprimento

COMPRIMENTO

O Laboratório de Comprimento é responsável pelo desenvolvimento dos padrões metrológicos nacionais de Comprimento e Ângulo plano, bem como o desenvolvimento e a implementação de novos métodos e capacidades de medição, incumbindo-lhe designadamente:

Concretizar a realização prática da definição do metro e do radiano;
Garantir a rastreabilidade das unidades SI que lhe estão atribuídas, possibilitando a sua disseminação através de calibrações;
Participar ou coordenar projetos de I&D e comparações interlaboratoriais;
Apoiar a metrologia legal.

Conheça os projetos em curso aqui.

DOMÍNIO DE ATUAÇÃO

Os domínios de atuação do laboratório de Comprimento, são:

- Comprimento – disseminação do metro, através da calibração de lasers de interferómetros em comprimento de onda e frequência de emissão e através da comparação da indicação de interferómetros utilizados em metrologia dimensional;
- Ângulo plano – disseminação do radiano, através da calibração de padrões de ângulo: autocolimadores, blocos padrão angulares, pentaprismas, mesas indexadas e/ou rotativas e polígonos;
- Análise de superfície, através da calibração de padrões de rugosidade por perfilometria;
- Metrologia dimensional, através da calibração de blocos padrão lineares e de medidas materializadas de comprimento;
- Metrologia legal, através da realização dos ensaios de controlo metrológico legal em serviço, de medidas materializadas de comprimento e sondas;
- I&D, através da participação em projetos de internacionais para o desenvolvimento da metrologia.

Em fase de desenvolvimento:

- Defeitos de forma, para a calibração de padrões de defeito de forma, ou determinação dos parâmetros de defeitos de forma de medidas materializadas de forma (anéis, tampões, semiesferas).

RASTREABILIDADE

Unidade de Base

O metro, símbolo m, é a unidade de comprimento do SI.

Define-se tomando o valor numérico fixado da velocidade da luz no vazio, c, igual a 299 792 458, quando expresso em m/s, sendo o segundo definido em função de Δn_Cs.

Unidade Derivada

O radiano, símbolo rad, é a unidade derivada do SI do ângulo plano.

O radiano é igual ao ângulo plano compreendido entre dois raios que, na circunferência de um círculo, intersetam um arco de comprimento igual ao raio desse círculo.

Veja mais aqui.

Comprimento

No IPQ, a realização da definição do metro pode ser efetuada por dois sistemas experimentais:

Através do Sintetizador de Frequências Ópticas (SFO), constituído por: um laser de Nb:YVO₄; um modelador óptico-acústico, um laser femtosegundo KLM de Ti:Safira e uma fibra óptica baseada em cristais fotónicos e um conjunto óptico e eletrónico que permite determinar as duas frequências que caraterizam o SFO, a frequência de desvio de zero, f₀ e a frequência de repetição f_r.

Ou através do laser He-Ne, estabilizado por absorção molecular nas transições hiperfinas do iodo (IPQ3), que materializa uma das radiações da lista publicada pelo BIPM e cujo valor do comprimento de onda ou da frequência pode ser utilizado com a incerteza explicitada e com as especificações e as boas práticas de laboratório a ser seguidas. Neste caso a sua rastreabilidade é obtida através da calibração com o SFO.

A realização prática baseia-se na relação c = λ × f, como a velocidade da luz no vazio, c, é uma constante e f (frequência da radiação laser) é bem determinada, λ (comprimento de onda) pode ser calculado.

A utilização destes padrões, ou de outro sistema laser calibrado por comparação com estes, permite a medição de comprimentos, l , em função de um número b de comprimentos de onda, l = λ x b, por interferometria.

Ângulo plano

A realização da definição do radiano é efetuada em termos da subdivisão de um círculo. Um círculo completo corresponde a 2π rad. Devido ao facto de p ser um número irracional, na prática, as unidades utilizadas em metrologia angular pertencem ao sistema sexagesimal e são o grau (°), o minuto (′) e o segundo (″).

Dado que a soma de todos os ângulos intermédios de um círculo é 360° e que a soma de todos os erros dos mesmos ângulos intermédios é zero, é possível gerar matrizes e equações para determinar o erro de cada ângulo intermédio do círculo. O IPQ possui um autocolimador (sistema óptico com capacidade de medir pequenas diferenças angulares), uma mesa indexada (que permite gerar posições angulares) e polígonos padrão, para a realização prática da definição do radiano. Atualmente, a rastreabilidade é obtida através da calibração do sistema autocolimador no laboratório primário internacional.

Documentos externos:

Mise en pratique for the definition of the metre in the SI (20 May 2019)

Guidance document CCL-GD-MeP-1

Guidance document CCL-GD-MeP-2

Guidance document CCL-GD-MeP-3