Curiosità sulla metrologia
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Le misure di qualsiasi tipo avvengono per confronto con valori espressi da "campioni primari" di alcune grandezze basilari del SI conservati in luoghi deputati. Quindi l'incertezza di una misura dipende anche dall'incertezza intrinseca al campione stesso. Come viene stabilita questa incertezza? Quali sono le procedure per determinare i limiti di tale incertezza?
"Ogni cosa va resa il più possibile semplice, ma non ANCORA più semplice" (A. Einstein)
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clavicordo
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Io l'unica cosa che so è che vengono periodicamente confrontati per garantirne l'omogeneità.




Più so e più mi accorgo di non sapere.
Qualsiasi cosa abbia scritto, tieni presente che sono ancora al mio primo rocchetto di stagno.
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E' una domanda alla quale non si può rispondere in modo semplice ed esaustivo nel forum.
Dipende dalla unità consideratà: fondamentale, derivata, per uso tecnico.
Metro, kilogrammo, secondo, ampere, grado K, candela,. mole..
Inizialmente usavano degli oggetti fisici, ora utilizzano come campione un fenomeno fisico.
Di una misura, stimano l'incertezza...
Ma non mi sento abbastanza competente per continuare....

Dipende dalla unità consideratà: fondamentale, derivata, per uso tecnico.
Metro, kilogrammo, secondo, ampere, grado K, candela,. mole..
Inizialmente usavano degli oggetti fisici, ora utilizzano come campione un fenomeno fisico.
Di una misura, stimano l'incertezza...
Ma non mi sento abbastanza competente per continuare....


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se si parla del campione unversale non si dovrebbe avere un'incertezza... altrimenti che modello è?
forse fornire un'incertezza serve per tenere conto di alcuni aspetti legati alla conservazione del campione e alla misura stessa:
penso...
... ad un ipotetico campione del 'metro' fatto con una barra di ferro
questa avrà una lunghezza che dipende dalla temperatura
ma la temperatura viene stabilizzata da un apposito macchinario durante la misura del metro, quindi tale dipendenza è scongiurata
peccato che il macchinario riesce a stabilizzare la temperatura con una precisione non migliore di 0.1 gradi
allora, tenedo conto della derivata lunghezza/temperatura, si stabilirà l'incertezza sulla misura che potro' effettuare sul campione
stesa cosa per tenere eventualmente conto anche di pressione atmosferica, umidità, ...
penso... ma magari sbaglio!
forse fornire un'incertezza serve per tenere conto di alcuni aspetti legati alla conservazione del campione e alla misura stessa:
penso...
... ad un ipotetico campione del 'metro' fatto con una barra di ferro
questa avrà una lunghezza che dipende dalla temperatura
ma la temperatura viene stabilizzata da un apposito macchinario durante la misura del metro, quindi tale dipendenza è scongiurata
peccato che il macchinario riesce a stabilizzare la temperatura con una precisione non migliore di 0.1 gradi
allora, tenedo conto della derivata lunghezza/temperatura, si stabilirà l'incertezza sulla misura che potro' effettuare sul campione
stesa cosa per tenere eventualmente conto anche di pressione atmosferica, umidità, ...
penso... ma magari sbaglio!

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Sul mio libro di fisica un concetto spicca, l'incertezza aumenta man mano che le esigenze di precisione aumentano.
Prima c'era la barra di titanio e andava bene, ora c'è il laser (mi pare) per il metro.
Così come l'atomo di Cesio e l'orologio.
Tutta questa precisione prima non serviva, mentre man mano che è evoluta la tecnologia si son dovute approntare grandezze sempre più assolute e facilmente riproducibili.
Di più non so.

Prima c'era la barra di titanio e andava bene, ora c'è il laser (mi pare) per il metro.
Così come l'atomo di Cesio e l'orologio.
Tutta questa precisione prima non serviva, mentre man mano che è evoluta la tecnologia si son dovute approntare grandezze sempre più assolute e facilmente riproducibili.
Di più non so.



Più so e più mi accorgo di non sapere.
Qualsiasi cosa abbia scritto, tieni presente che sono ancora al mio primo rocchetto di stagno.
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Ormai la tecnologia ha ampiamente superato il campione per quel che riguarda la massa. Il BIPM produce campioni secondari del kilo che hanno un'incertezza di diversi ordini di grandezza superiore a quella offerta dai comparatori commerciali. Questi ultimi arrivano a 50 pg (picogrammi!) mentre i campioni vengono verificati (se ricordo bene) a 300 o 400 ng. Sono dal telefono, devo controllare più tardi.
È uno dei motivi per cui si vuole sostituire lo standard.
Boiler
È uno dei motivi per cui si vuole sostituire lo standard.
Boiler
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cambiare la tecnica di conservazione della grandezza serve solo renderla piu' "stabile", aggiungendo qualche cifra significativa alla misura media ottenibile da quel campione. E' chiaro che lo scopo è avere via via delle performance migliori.
Avere un metro in legno va bene ugualmente di uno in titanio, se la sua lunghezza è il "modello", lo si misura e se ne ha l'informazione anche fino alla dimensione di un atomo se si vuole.
Ma questo purtroppo non spiega perche' viene anche fornita una incertezza...
quello che ho provato a spiegare con quell'elementare esempio è che la misura che si puo' ottenere dal campione puo' purtroppo dipendere da dei fattori che possono far variare di molto la misura se si fa in condizioni anche leggermente diverse da quelle teoriche.
La tendenza è sempre cercare una tecnica per avere il modello il piu' stabile possibile a variazioni di questi parametri, per avere precisioni sempre maggiori...ok .... ma la domanda è (se non ho capito male) COME si calcola l'incertezza del modello
La risposta secondo me, ci riprovo, è quella di tenere conto di tutti questi parametri (temperatura, pressione,...), stimare come una variazione minima di ciascuno di essi (rispetto al valore prestabilito) influisca sull'entità del modello, poi stimare qual è il range migliore dentro il quale si riesca a mantenere i parametri per quanto riguarda il modello di riferimento, e quindi proporre l'incertezza (sul modello) di conseguenza.
Avere un metro in legno va bene ugualmente di uno in titanio, se la sua lunghezza è il "modello", lo si misura e se ne ha l'informazione anche fino alla dimensione di un atomo se si vuole.
Ma questo purtroppo non spiega perche' viene anche fornita una incertezza...
quello che ho provato a spiegare con quell'elementare esempio è che la misura che si puo' ottenere dal campione puo' purtroppo dipendere da dei fattori che possono far variare di molto la misura se si fa in condizioni anche leggermente diverse da quelle teoriche.
La tendenza è sempre cercare una tecnica per avere il modello il piu' stabile possibile a variazioni di questi parametri, per avere precisioni sempre maggiori...ok .... ma la domanda è (se non ho capito male) COME si calcola l'incertezza del modello

La risposta secondo me, ci riprovo, è quella di tenere conto di tutti questi parametri (temperatura, pressione,...), stimare come una variazione minima di ciascuno di essi (rispetto al valore prestabilito) influisca sull'entità del modello, poi stimare qual è il range migliore dentro il quale si riesca a mantenere i parametri per quanto riguarda il modello di riferimento, e quindi proporre l'incertezza (sul modello) di conseguenza.
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clavicordo ha scritto:Le misure di qualsiasi tipo avvengono per confronto con valori espressi da "campioni primari" di alcune grandezze basilari del SI
I campioni primari ci sono per tutte le grandezze dell'SI, non solo per quelle base. Un campione primario può essere un artefatto (p.es. il prototipo

Le tarature degli strumenti non vengono però fatte per confronto con un campione primario, ma per confronto con campioni secondari o di lavoro, perché i campioni primari non sono sempre operativi. I campioni secondari vengono tarati con i campioni primari da una volta all'anno a una volta ogni qualche anno, a seconda dei campioni e della loro stabilità.
Per esempio, i campioni nazionali di massa vengono confrontati con il prototipo


Alcune unità, poi, non vengono al momento realizzate per mezzo della definizione, ma vengono rappresentate per mezzo di campioni convenzionali. E' il caso per esempio dell'ohm, del volt e dell'ampere. Nell'SI l'ohm è definito come la resistenza di un tratto di conduttore ai cui capi ci sia una tensione di 1 V quando attraversato da una corrente di 1 A. Ma l'ohm oggigiorno non è realizzato in accordo con questa definizione, ma è rappresentato per mezzo dell'effetto Hall quantistico e del valore convenzionale




Dal 2018, invece, le definizioni delle unità faranno solo più riferimento alle costanti fondamentali, quindi le attuali rappresentazioni di ohm e volt, diventeranno delle realizzazioni delle unità.
Il motivo per cui i campioni primari non sono sempre operativi è che la loro operazione può essere piuttosto costosa oppure perché richiedono manutenzione: la riproduzione dell'ohm, solo per il consumo di elio, costa alcune migliaia di euro a settimana (escluso il costo del sistema, ovviamente); i campioni a fontana di cesio che realizzano il secondo, invece, non possono operare in modo continuato perché richiedono una manutenzione frequente (il cesio si esaurisce, i laser si disallineano ecc.): negli intermezzi, il tempo viene mantenuto da orologi "volano" come i maser all'idrogeno. Inoltre, l'operazione dei campioni primari quando si deve operare su molti ordini di grandezza può richiedere mesi.
clavicordo ha scritto:Come viene stabilita questa incertezza?
Non c'è una ricetta. L'incertezza viene stabilita analizzando gli esperimenti che realizzano le unità e modellando tutte le cause di incertezza, eventualmente caratterizzando a parte certi dispositivi. In certi casi, la valutazione dell'incertezza di un campione primario può richiedere anni. Per esempio, nella rappresentazione dell'ohm, bisogna tenere conto della riproducibilità dell'effetto Hall in diversi dispositivi, e questa è stata valutata confrontando diversi elementi Hall per mezzo di comparatori criogenici di corrente (la riproducibilità dell'effetto Hall in dispositivi diversi, anche realizzati con tecnologie differenti, p.es. GaAs e grafene, è migliore di



Gli istituti metrologici eseguono periodicamente dei confronti internazionali (ogni confronto può richiedere un paio d'anni) per la verifica della compatibilità delle loro capacità metrologiche. I risultati dei confronti sono pubblici e vengono registrati nel Key Comparison Data Base del BIPM. Il data base è ricercabile per tipo di grandezza.
Questa, la storia in breve, senza pretese di completezza né di organicità. Gli articoli linkati non sono quelli più recenti, ma li ho scelti per l'accessibilità.
It's a sin to write
instead of
(Anonimo).
...'cos you know that
ain't
, right?
You won't get a sexy tan if you write
in lieu of
.
Take a log for a fireplace, but don't take
for
arithm.


...'cos you know that


You won't get a sexy tan if you write


Take a log for a fireplace, but don't take


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clavicordo
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