Transkript

1 Veličina???? jedna ze základních fyzikálních veličin dá se definovat jako neprostorové lineární kontinuum je velmi obtížné, až nemožné, si ji nějak představit byl po dlouhou dobu především doménou filosofů, až později i přírodovědců.

2 ČAS Stopky a jejich kalibrace (doma) Doc. ing. Jiří Horský, CSc. ČKS 2013 JARO, PLENÁRNÍ

3 hodiny Do 14. století den i noc 12 hodin Minuty a sekundy: 14. až 16. století Členění má Členění má původ v Babylonu V latině jednotka šedesátiny je pars minuta prima (první velmi malou část) pars minuta secunda (druhá velmi malá část).

4 hodiny

5 cca od roku 1500

6 Kalibrace věžních hodin

7 historie Peter Henlein staví první kapesní hodinky, Švýcarsko vyrábí kolem 1,5 milionu hodinek kapesního formátu Švýcarský vývoz představuje hodinek ročně postaveny první křemenné krystalové oscilátory hodiny, Podíl náramkových a kapesních hodinek na trhu je 50: Švýcarsko vyváží celkem hodin,, hodinek a hodinových strojku První prototyp švýcarských quartzových náramkových hodinek Ve světě se vyrábí 134,6 milionu hodinek, z toho jich pochází ze Švýcarska 55,2 milionu Výroba hodinek je překládána do Hongkongu Krize švýcarského hodinářského průmyslu vrcholí rádiem řízené hodiny zavedeny v Evropě a později i v USA Poprvé v historii je vyrobena více než miliarda hodin, hodinek a strojku, z nichž je asi 80% elektronických.

8 Dekadické hodiny (Francie)

9 Kyvadlové 1s za rok!!-nist museum

10 typy stopek digitální s krystalovým oscilátorem Hz Analogové s nepokojem 2,5 Hz

11 Analogové hodiny a stopky

12 nepokoj

13 Mechanické stopky

14 Digitální stopky krystalů 32 khz už bylo vyrobeno více než cca ks

15 Digitální stopky Digitální stopky jsou extremně lineární zařízení Kalibrace v jednom bodě postačí Kontrolujeme jen přesnost referenčního oscilátoru

16 Spínače digitálních stopek

17 krystalový oscilátor Bylo vyrobeno už více než hodinových krystalů!!!

18 krystalový oscilátor parametr min typ max jednotka frekvence Hz tolerance nastavení f 20 ppm Stabilita f 0,028 0,40 ppm/ C Bod obratu C Stárnutí 1. rok -3 3 ppm/rok pracovní teplota C Cena (~$) 0,15 $

19 Oscilátor Tuning Voltage Crystal resonator Amplifier Output Frequency

20 Časoměrná zařízení jiné konstrukce Analogové digitální

21 Nejistoty při měření času jsou ovlivněny nedekadickou časovou stupnicí Nejist ota 1 s interval Poměrné vyjádření Nejistota relativně Nejistota v % 1 1 minuta 1/60 1, ,7 1 1 hodina 1/3600 2, , den 1/ , ,0012

22

23

24 Kalibrujeme-li stopky podle etalonových hodin, které sledujeme, můžeme předvídat okamžik sepnutí a reakční čas může být i záporný. podle etalonových hodin, které průběžně nesledujeme (například až zazní zvuk) je čas delší. proti přesnějším, současným spínáním obou stopek, jsou dosažitelné časy kratší a jsou dány hlavně rozdíly mezi spínači reakcí měřidel

25 DCF77

26 DCF 77,5 khz co největší vzdálenost antény od zdrojů rušení (počítače, televizory atd.) minimálně 2 m nasměrovat anténu na Frankfurt neumísťovat anténu ke kovovým předmětům Nezáleží na výšce antény nad zemí. Směrová charakteristika feritové antény je osmičková

27 Navázání DCF hodin

28 reakční doba při ručním spouštění

29 Hodiny- měřič Hodiny Minuty Vteřiny Nejistota v %

30 Měřič- měřič

31 Internet

32 možnosti Rozhlas Obvykle není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, proto není vhodný jako etalon ke kalibraci Telefon Obvykle není dostupný údaj o přesnosti ani o návaznosti, proto není vhodný jako etalon ke kalibraci, není k disposici údaj o zpoždění cestou. V některých zemích v zahraničí tyto údaje jsou a je proto použitelný a někde zůstává i velmi oblíbený (Austrálie, Nový Zéland, USA, Velká Britanie, Švédsko) DCF 77,5 Obvykle není dostupný údaj o přesnosti navázání použitého přijímače, proto je vhodný jako etalon ke kalibraci jen po validaci vlastností pro konkrétní přijímač, GPS Obvykle jsou levné GPS přijímače konstruovány hlavně pro určení polohy, proto bez validace není vhodný jako etalon ke kalibraci Internet využitím programu Dimension 4, SP TimeSync nebo specielních S využitím programu nebo specielních programů metrologických institutů je dostupný údaj o přesnosti, o návaznosti i o zpoždění při přenosu signálu, proto je vhodný pro běžnou praxi kalibrace ručně spínaných stopek a časovačů, protože vliv reakční doby při spínání je podstatně větší než nejistota vlivem přenosu etalonového signálu internetem

33 Země a stratum 2server ČR time.ufe.cz time.web-systems.ws ntp.ujf.cas.cz ntp.cgi.cz Rakousko ntp.inode.at ntp.wien.diakoniewerk.at Polsko ntp.stream.pl Slovensko ntp.blava.net Velká Britanie ntp3.tcpd.net Švýcarsko ntp.metas.ch

34 reakční čas reakční doba čas, který uplyne od počátku vnímání podnětu do počátku vykonávání odezvy na tento stimul.

35 reakční čas uplyne od počátku vnímání podnětu do počátku vykonávání odezvy na tento stimul

36

37 Faktor Účinek Popis Věk - Reakční doba se zkracuje u mužů i žen od dětství do 20 roku života Věk + Reakční doba pak pomalu roste od 20 let do věku let Věk ++ Reakční doba se prodlužuje rychle od věku 60 let na 70 let a více rušení + prodlužuje reakční dobu, zejména u mladších osob Pohlaví ± Muži mají kratší reakční doby než ženy Aktivace ± Reakční doba je nejkratší při střední úrovni aktivace a prodlužuje se, když je člověk příliš relaxovaný nebo příliš napjatý Trénink - Trénink zkracuje reakční dobu Chyby + Při chybě ve výkonu (např. reakce před příchodem podnětu) se následná odpověď prodlouží, patrně z důvodu větší opatrnosti Únava + Reakční doba se prodlužuje s únavou, zejména při složitějších úlohách Únava ++ Duševní únava, a zejména ospalost mají největší vliv na prodlužování reakční doby. Léky + Tlumivé léky prodlužují reakční dobu. Stimulanty - zkracují reakční dobu, pokud příliš nezvýší celkovou aktivaci hladina alkoholu Hladina alkoholu 0 pod 0,3 promile se reakční doba v podstatě nemění ++ nad 0,3 promile se reakční doba zvyšuje kvadratickou funkcí Varování - Obecně jsou reakční doby kratší, pokud je osoba ví, že podnět brzy přijde

38 Faktor Účinek Popis Věk - Reakční doba se zkracuje u mužů i žen od dětství do 20 roku života Věk + Reakční doba pak pomalu roste od 20 let do věku let Věk ++ Reakční doba se prodlužuje rychle od věku 60 let na 70 let a více rušení + prodlužuje reakční dobu, zejména u mladších osob Pohlaví ± Muži mají kratší reakční doby než ženy Aktivace ± Reakční doba je nejkratší při střední úrovni aktivace a prodlužuje se, když je člověk příliš relaxovaný nebo příliš napjatý Trénink - Trénink zkracuje reakční dobu Chyby + Při chybě ve výkonu (např. reakce před příchodem podnětu) se následná odpověď prodlouží, patrně z důvodu větší opatrnosti

39 Únava + Reakční doba se prodlužuje s únavou, zejména při složitějších úlohách Únava ++ Duševní únava, a zejména ospalost mají největší vliv na prodlužování reakční doby. Léky + Tlumivé léky prodlužují reakční dobu. Stimulanty - zkracují reakční dobu, pokud příliš nezvýší celkovou aktivaci hladina alkoholu 0 pod 0,3 promile se reakční doba v podstatě nemění Hladina alkoholu ++ nad 0,3 promile se reakční doba zvyšuje kvadratickou funkcí Varování - Obecně jsou reakční doby kratší, pokud je osoba ví, že podnět brzy přijde

40 Nejistoty a kalibrace stopek Nejistota 1s Za interval Poměrné vyjádření Nejistota absolutně Nejistota v % 1 1 minuta 1/60 1, ,7 1 1 hodina 1/3600 2, , den 1/ , , týden 1/ , , Rozlišení stopek [s] Reakční čas pro start a stop [s] Nejistota [s] 0,01 0,1 0,36 0,01 0,25 0,76 1 0,1 0,66 1 0,25 0,94

41 Kalibrační postupy s etalonovými hodinami s přesnějším měřičem kalibrace časové základny Fotometoda

42 přímého porovnání s etalonovými hodinami hodiny minuty vteřiny Nejistota v %

43 fotometoda

44 stopwatch.com/large-stopwatch/ stopwatch/

45 atch/

46 stopwatch.chronme.com/

47

48 Framtid SP Švédsko

49

50 TESTER

51 TESTER

52 ODHAD 75% časovačů, jev rámci specifikace 22% ze všech časovačů, mají malé ale ještě použitelné odchylky (není nutná úprava). 3% ze všech časovačů, mají odchylky, k opravě nebo zrušení

53 PRO ZAJÍMAVOST ISO 10553:2003 Horology Procedure for evaluating the accuracy of quartz watches