Projekti / Programi
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.15.00 |
Tehnika |
Meroslovje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
Metrologija, sistemi kakovosti, preskušanje, informacijska tehnologija v metrologiji, varnost električnih naprav, realizacija mednarodne temperaturne lestvice, vlaga in relativna vlaga, kalibracija, sledljivost, diseminacija, akreditacija, certificiranje, ugotavljanje skladnosti, nacionalni etalon, temperatura
Raziskovalci (15)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalna dejavnost programske skupine Metrologija in kakovost temelji na treh osnovnih usmeritvah, in sicer temeljni metrologiji, termometriji, ter tehniški kakovosti. Temeljna metrologija bazira na sodelovanju pri definicijah in možnih novih realizacijah nekaterih fizikalnih enot mednarodnega sistema enot SI, predvsem enote za termodinamsko temperaturo kelvin K. Pri raziskavah v temeljni metrologiji ločeno obravnavamo merilne metode in merilno instrumentacijo. Delo obsega matematično modeliranje vplivnih veličin merilnih sistemov s stališča obvladovanja merilnih negotovosti ter tudi drugih parametrov, kot so dinamični odzivi, stabilnost itd. Poseben poudarek je dan študiju horizontalnih in vertikalnih sledljivosti v etalonskih metroloških sistemih ter računalniškemu vodenju kompleksnih merilnih sistemov. Kot novo področje dela je predvideno delo na implementaciji informacijske tehnologije na področju metrologije (IEM-Internet Enabled Metrology). Pomembno je, da ne gre zgolj za novo tehnologijo, temveč za razvoj novih temeljnih principov sledljivosti merjenj in kalibracij na osnovi novih definicij fizikalnih veličin oziroma v povezavi z osnovnimi fizikalnimi konstantami ter fizikalno veličino časa oziroma frekvence.
Področje termometrije je namenjeno raziskavam na področju mednarodne temperaturne lestvice ITS-90 (International Temperature Scale) in to predvsem na izboljševanju merilnih negotovosti pri realizaciji temperaturnih fiksnih točk. Programska skupina Metrologija in Kakovost je kot nosilec nacionalnega etalona za termodinamsko temperaturo vključena v sistem stalnih mednarodnih primerjav, kjer je temeljno poslanstvo, da v sodelovanju z najvidnejšimi tovrstnimi svetovnimi laboratoriji (PTB v Nemčiji, NPL v Veliki Britaniji in NIST v ZDA) stalno izboljšuje najboljše merilne zmogljivosti. V okviru raziskav je pomembno sodelovanje s področja materialov, saj so novi inteligentni materiali eden od možnih napredkov. V Sloveniji smo do sedaj sodelovali z raziskovalnimi skupinami na Kemijskem inštitutu ter na Inštitutu Jožef Stefan. S stališča razvoja merilnih metod in merilne instrumentacije na področju termometrije je predviden razvoj novih kalibracijskih medijev na področju kontaktnih in brezkontaktnih merjenj. V programu razvoja je primarni generator vlage, kar predstavlja vrh razvoja tudi v mednarodnem merilu. Razvoj je predviden na področju moderne inteligentne instrumentacije, razvoju novih termometrov in drugih elementov s področja termometrije.
Razvoj na področju tehniške kakovosti je usmerjen v razvoj novih preskusnih metod na področju elektrotehniške varnosti ter na drugih področjih, ki se prekrivajo z električnimi ter temperaturnimi merjenji in preskušanji. Poseben poudarek je dan implementaciji metroloških parametrov pri preskušanju. To pomeni, da je potrebno za kompleksne preskusne postopke v celoti implementirati analizo merilnih negotovosti s stališča vseh vplivnih veličin, ugotoviti medsebojna razmerja ter empirično potrditi rezultate. Bistvo problema je v tem, da se morajo preskusni postopki, ki so temelj tehniške kakovosti, izvajati v skladu z osnovnimi metrološkimi zahtevami, kot so merilna sledljivosti in negotovost, kar do sedaj ni bilo potrebno. Navedeno predstavlja tudi popolno sintezo posameznih področij znanstveno-raziskovalnega dela ter hkrati posplošenje oziroma generalizacijo na več področij kot npr. zdravje, okolje, predelava hrane, itd. Sinergija med temeljnimi raziskavami na področju metrologije ter področju tehniške kakovosti je v direktni skladnosti z usmeritvami raziskovalne politike EU, saj je pomemben del raziskovalnih programov tako v 5. kot tudi 6. okvirnem programu obravnavano področje izrazito izpostavil. Obravnavano področje merjenj in preskušanj predstavlja tudi pomemben segment evropske raziskovalne sfere (ERA, European Research Area).
Pomen za razvoj znanosti
Kot druge znanstvene discipline se mora tudi metrologija kot samostojna znanstvena disciplina razvijati v svojih temeljnih konceptih, kot so merljivost pojavov, analiza merilnih rezultatov itd, in nova dognanja eksperimentalno potrjevati. Na področju mednarodnega sistema enot SI, metrologije fizikalnih veličin, konkretno definicije, realizacije, diseminacije in vzdrževanja, je razvoj metrologije ključen za potrjevanje novih znanstvenih dognanj na vseh področjih raziskav, hkrati pa vse bolj točna in sledljiva merjenja predstavljajo predpogoj za tehnološki razvoj. Razvoj metrologije kot samostojne, horizontalne znanstvene discipline je tako neposredno povezan z razvojem praktično vseh drugih znanstvenih disciplin, ki jih je potrebno tudi eksperimentalno potrjevati. Treba se je zavedati da rezultati ne glede na znanstveno področje, ki jih pridobimo z večjim številom eksperimentov, niso zanesljivi, če niso opremljeni s podatki o merilni negotovosti. Na konkretnih področjih, ki jih predlaga raziskovalni program Metrologija in kakovost, je pomen za znanost na področju modeliranja toplotnih procesov predvsem v povezavi parametrov teoretičnega modela z neposrednimi, visoko precizijskimi merjenji v primarnem temperaturnem laboratoriju. To bo v nadaljnjem tudi omogočalo razvoj novih celic s fiksnimi temperaturnimi točkami, kompleksnih temperaturnih medijev (peči in kopeli) ter vzpostavilo možnost ocene uporabljenih kemijskih materialov na osnovi električnih merjenj, kar so novi pristopi na področju kontaktne termometrije. Na področju brezkontaktne termometrije bo bistven prispevek znanosti vezan na izboljšanje absolutne točnosti meritev s pomočjo termografskih kamer, predvsem zaradi upoštevanja dejanske merilne zmogljivosti posameznih senzorjev v detektorju kamere. Razširitev področja generiranja vlažnosti bo pri danih negotovostih realizacije predstavljalo vrh evropske metrološke piramide. Na tak način bo tudi naš program doprinesel k ugotavljanju referenčne vrednosti na evropskem, s tem pa tudi svetovnem nivoju. Električna merjenja in procesiranje signalov predstavljajo nove koncepte pri analogno digitalnih pretvorbah, kar pomeni mnogo večje hitrosti vzorčenja in procesiranja izmerjenih signalov ter ekstrakcije informacijske vsebine. Tudi na specialnem področju merjenja biomedicinskih signalov s poudarkom na neinvazivnem merjenju krvnega tlaka in obdelavi surovih podatkov senzorjev termovizijskih kamer, bodo uporabljena našteta dognanja in novi principi podatkovnega rudarjenja z vključevanjem drugih fizioloških in psihofizičnih parametrov kot vplivnih veličin pri analizi merilnih rezultatov. Na področju preskušanja bo najpomembnejši doprinos vpeljava znanstvenega pristopa potrjevanja pravilnosti izvedenih preskusov in uporabljenih preskusnih metod v preskušanje varnosti električnih aparatov. Trenutno v postopkih preskušanja namreč še ni vključen znanstveni pristop k analizi in ovrednotenju različnih preskusnih problemov.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen za družbo Metrologija ali veda o merjenjih je generična znanost. Zato je prisotna na mnogih področjih znanosti in družbe ter tako izredno pomembna za ekonomski razvoj države. Slovenska izvozno naravnana proizvodnja potrebuje za izdelavo konkurenčnih proizvodov zanesljivo ugotavljanje skladnosti z mednarodnimi standardi na osnovi evropskih direktiv. Merilno-preskusna problematika na ta način predstavlja velik delež v dodani končni vrednosti proizvoda, zato je prenos znanja ključnega pomena. Tehnološki razvoj družbe temelji tudi na metrologiji kot infrastrukturni dejavnosti v smislu sledljivih meritev pri nadzoru in vodenju vseh tehnoloških procesov slovenske industrije. Delo programske skupine je neposredno družbeno-ekonomsko pomembno za Slovenijo in njene državljane. Skupina Izrazito intenzivno sodeluje s slovensko industrijo. Skupina je nosilec primarnega etalona za termodinamično temperaturo in vlago. Primarni etalon je izbran ali vsesplošno priznan kot etalon z najvišjo meroslovno kakovostjo in predstavlja vrh metrološke infrastrukture v državi. Zato ima izreden pomen na različnih družbeno-ekonomskih področjih. Posredno preko posredniških etalonov nudi referenčno vrednost za merilnike različnih fizikalnih veličin v najrazličnejših panogah gospodarstva, preko tega pa tudi posredno vpliva na stabilnost proizvodnih procesov, ki so vitalnega pomena za slovensko družbo. Varnost električnih proizvodov ima velik pomen za vsako državo. Da pa se lahko zagotovi varnost, je potrebna infrastruktura, ki to omogoča. V tej infrastrukturi so nepogrešljivi ustrezno pripravljeni standardizirani postopki. Uporabnost standardiziranih postopkov je velika le, če jih družba razume na enak način. Raziskave programske skupine na tem področju bodo doprinesle k ustreznem poenotenju razumevanja in pravilni uporabi dokumentov in postopkov. Zaradi pomanjkanja klasičnih energetskih virov je v sodobni družbi vse pomembnejša energetska učinkovitost stavb. Osnovni način za določanje učinkovitosti vključuje meritve s pomočjo termografskih kamer. Kalibracijski postopki in problemi osnovne sledljivosti teh kamer še niso splošno sprejeti ali standardizirani, kar je področje, s katerim se intenzivno ukvarjajo člani programske skupine. Na področju osnovnih meritev v medicini in posledično splošnega povečanja kakovosti življenja je delo programske skupine usmerjeno predvsem na merjenje telesne temperature in arterijskega krvnega tlaka, v povezavi s sledljivostjo merilnih instrumentov in standardizacijo merilnih metod. Posredni pomen za družbo Programska skupina v okviru Univerze v Ljubljani, Fakultete za elektrotehniko poleg študijske smeri Zagotavljanje kakovosti na Fakulteti za elektrotehniko vodi tudi vrsto univerzitetnih, visokošolskih in podiplomskih študijskih predmetov s področja merilne tehnike in merilne instrumentacije, merilnih sistemov, standardizacije in zagotavljanja kakovosti. Dokaz usposobljenosti naših študentov je dejstvo, da se večina naših diplomantov, magistrantov in doktorantov po končanem šolanju zaposli v razvojnih oddelkih domačih podjetij. Kot podporo slovenski industriji programska skupina redno organizira različne študijske seminarje in praktične delavnice s področja metrologije in kakovosti, na katerih izobražuje in prenaša aktualno uporabno znanje. Člani programske skupine aktivno sodelujejo v različnih standardizacijskih tehničnih komitejih in tako doprinašajo k sprejemu standardov, ki izboljšujejo kakovost življenja v sodobni družbi. Odprtost skupine v tujino se izkazuje z njenim tesnim sodelovanjem s tujimi nacionalnimi meroslovnimi institucijami in univerzami, hkrati pa so člani programske skupine vidni in aktivni udeleženci pomembnih evropskih in mednarodnih meroslovnih organizacij (BIPM, IMEKO, EURAMET, OIML). Poleg tega člani programske skupine že od 1994 sodelujejo v okvirnih programih EU ter na ta način posredno bogatijo znanstveno-raziskovalno kapaciteto slovenske družbe.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
