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METROLOGIA PRIMARIA
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Roberto Costa
Vent’anni dell’attività di certificazione effettuata dal Laboratorio di Tempo e Frequenza italiano Le attività a supporto di aziende e laboratori
THE CERTIFICATION OF THE ITALIAN STANDARD TIME LABORATORY In order to carry out their certification and production activities, some Italian companies, calibration centers and metrological laboratories obtain formal traceability to the national standards by the certification services provided by the Italian National Metrological Institute (INRIM). For the time and frequency this service is provided by the Time and Frequency Laboratory of the INRIM (LabTF), which generates and maintains the national standard of time named UTC(IT) (Italian Universal Time Coordinated). Below is a brief analysis of the certification activity carried out by the LabTF over more than twenty years, from 1999 to 2020. RIASSUNTO Alcune ditte, Centri di taratura e Laboratori metrologici italiani, al fine di effettuare le loro attività di certificazione e produzione, ottengono la riferibilità formale ai campioni nazionali grazie a servizi di certificazione forniti dall’Istituto metrologico nazionale italiano (INRIM). Nell’ambito del tempo e della frequenza questo servizio viene fornito dal laboratorio di Tempo e Frequenza dell’INRIM (LabTF), che si occupa di generare e mantenere il riferimento nazionale di tempo italiano nominato UTC(IT) (Tempo Universale Coordinato italiano). Di seguito una breve analisi dell’attività di certificazione effettuata dal LabTF nell’arco di più di vent’anni, dal 1999 al 2020. L’INRIM è l’Istituto Metrologico Nazionale italiano (NMI – National Metrological Institute) e realizza e mantiene per l’Italia i campioni nazionali delle unità di misura fondamentali: il metro, il chilogrammo, il secondo, l’ampere, il kelvin, la candela e la mole. Il LabTF si occupa di generare e mantenere il riferimento nazionale di tempo nominato UTC(IT) che riproduce l’unità di riferimento internazionale UTC (secondo SI). L’analisi considera l’attività di certificazione effettuata per ditte, Centri di taratura e Laboratori metrologici, nel solo ambito della frequenza (da 1 Hz fino ad alcuni GHz) tralasciando l’attività di misura dello scarto di tempo, per un periodo di circa vent’anni, dal 1999 al 2020.
– Certificazione presso il laboratorio; – Confronti interlaboratorio; – Certificazione per attività interne dell’INRIM. Certificazione con modalità remota La certificazione con modalità remota è quella attualmente più utilizzata dai clienti del LabTF. Consente di garantire la riferibilità lasciando la strumentazione presso il cliente, con tutti i vantaggi logistici e di continuità di servizio del caso. Questo è possibile grazie al fatto che il tempo e la frequenza, a differenza delle altre grandezze metrologiche (es. metro, chilogrammo, ecc.), hanno il vantaggio di poter essere disseminati via etere attraverso segnali radio. Senza entrare troppo nello specifico, la tecnica odierna consiste nel confrontare le misure dell’oscillatore locale del Centro con quelle dell’oscillatore “campione” dell’Istituto, mediante i segnali dei sistemi satellitari (es. GPS – Global Positioning System). Un tempo si utilizzavano altri segnali per questo scopo, tra cui il codice generato dall’INRIM e radiotrasmesso dalla Rai sul territorio nazionale, nominato Segnale Rai Codificato (SRC) oppure il segnale di sincronismo verticale televisivo nominato “metodo televisivo passivo”. Ormai i sistemi satellitari hanno soppiantato queste metodologie che sono state dismesse. Il protocollo adottato dall’INRIM, per la certificazione remota, prevede che i laboratori eseguano tipicamente 24 cicli giornalieri di misura d’intervallo di tempo tra il segnale del secondo dell’orologio locale e l’analogo segnale di riferimento fornito dal ricevitore satellitare. Per ogni ciclo
di tempo italiana. Infatti, gli strumenti di misura utilizzati ricevono su un apposito ingresso dedicato la frequenza a 10 MHz di UTC(IT) come base tempi esterna. Questo segnale è generato grazie a un Maser Attivo all’Idrogeno (Active Hydrogen Maser – AHM) supportato da oscillatori a fascio di cesio e da campioni primari a fontana di cesio. La scala è mantenuta in accordo con il Tempo Universale Coordinato internazionale (UTC) con periodiche operazioni di correzione, applicate su un dispositivo di controllo chiamato Auxiliary Output Generator (AOG). Queste operazioni consentono di mantenere la scala di tempo italiana in accordo con l’UTC internazionale entro alcuni nanosecondi [2-5, 7-9]. Di seguito verranno descritti, senza enDIVERSE MODALITÀ trare troppo nei particolari, i principali DI CERTIFICAZIONE tipi di documenti tecnici e certificati di taratura emessi dal LabTF, tra cui si pos- Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRIM) – Torino Le misure effettuate in INRIM utilizzano sono elencare: come riferimento i segnali della scala – Certificazione con modalità remota; r.costa@inrim.it T_M
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