[pt] A quebra do monopólio na exploração do petróleo em território brasileiro passou a exigir maior controle metrológico dos sistemas de medição aplicados ao setor. O objetivo da presente pesquisa de mestrado em metrologia relaciona-se à caracterização das demandas qualificadas por serviços de metrologia. A motivação para desenvolvimento do trabalho tem origem na entrada em vigor da Portaria Conjunta no 1 ANP-INMETRO, que promoveu estudos e pesquisas relacionados à ciência das medições e incentivou uma nova cultura de medição no Brasil. O trabalho se desenvolveu no contexto do aumento da demanda por petróleo no mundo - reflexo do crescimento acelerado das economias de países emergentes e com impacto no preço desta commodity - o que passou a requerer sistemas de medição com baixos níveis de incerteza e maior exatidão. A metodologia utilizada inclui: (i) análise do ambiente de exploração e produção de petróleo e gás natural no Brasil; (ii) estudo da legislação aplicável e (iii) identificação das tecnologias de medição e das melhores práticas internacionais de medição de vazão. Como resultado foram identificadas as demandas por metrologia consideradas mais relevantes baseadas na experiência de medição da Petrobrás, notadamente da sua Unidade de Negócios da Bacia de Campos (UNBC). A partir da percepção das demandas identificadas, o trabalho propõe uma sistemática para identificar tipos de tecnologias de medição e de medidores adequados às necessidades metrológicas do setor de petróleo e gás natural visando nortear estudos de viabilidade técnica e econômica. O trabalho contribuiu para o avanço do entendimento da legislação e do conhecimento da medição no setor de petróleo e gás e hoje já subsidia a Petrobras no equacionamento da compatibilização da oferta com a demanda de serviços. Como conclusão sinaliza a vulverabilidade metrológica no setor. / [en] The breakup of the monopoly of crude oil exploration in Brazil has led to the need for a better assessment of measurement instruments. Brazil, which recently announced massive oil finds -the largest discovery in the West Hemisphere in the last three decades-, requires better national metrology infrastructure. The objective of this M.Sc. dissertation is to characterize qualified demands for basic metrology services. And its motivation stems from a new bill (Portaria Conjunta ANP-INMETRO) that prompted research and development programmes in the realm of metrology and gave rise to a new culture of measurement in Brazil. The research work was carried out in the context of a sharp increase in oil demand -particularly from India and China- in recent years. High oil prices driven by rising demand now call for measuring devices with low level of measurement uncertainty and greater accuracy. The methodology used included: (i) the analysis of oil and gas exploration environment in Brazil, (ii) the study of applicable legislation and (iii) the application of international best practices in flow measurement. Relevant metrology demands were identified -this was the major result of the research project- based on Petrobras`s own experience, notably from its Business Unit in the Campos Basin, in the state of Rio de Janeiro. The work suggest a procedure to identify the various types of measuring schemes and meters most adequate for the oil industry and contributes to a better understanding of the applicable legislation. In addition, it helps Petrobras to balance supply and demand for metrology services. As a conclusion, the work highlights the vulnerability of metrology in the sector.

[pt] Medidores ultra-sônicos de vazão de líquidos têm sido utilizados cada vez mais em medições fiscais devido à sua baixa incerteza de medição. Esse medidor utiliza a metodologia do tempo de trânsito, o relacionamento entre a velocidade medida e a vazão do escoamento se dá através da garantia de um perfil conhecido de escoamento, normalmente o perfil denominado de completamente desenvolvido. Como na prática existem distorções deste perfil, o uso de vários feixes acústicos pode compensar as discrepâncias, fazendo com que a medição de vazão tenha uma incerteza mais baixa. O Regulamento Nacional, apresentado pela ANP junto com o INMETRO, estipula que os medidores fiscais de vazão de líquidos devem ser calibrados pelo menos a cada 60 dias, a menos que o histórico de medição com os mesmos demonstre que outro intervalo entre calibrações é factível. Recentemente, foi proposto para o medidor ultra- sônico de 5 canais, um intervalo maior (4 anos), associado à garantia de desempenho do medidor e da manutenção do perfil do escoamento entre calibrações. Desse modo, o objetivo desse trabalho é a comprovação experimental de que o diagnóstico de medição e de manutenção do perfil de escoamento é uma ferramenta importante para a garantia de que a vazão de líquido está sendo medida corretamente e dentro dos critérios de medição fiscal estipulados pela legislação em vigor. Para tal, um sistema de aquisição de dados foi acoplado ao medidor ultrasônico de 05 canais, sendo então o medidor calibrado em dois laboratórios acreditados pelo INMETRO e pertencentes à Rede Brasileira de Calibração, respectivamente com água e óleo mineral registrando estes valores de referência, utilizados também para uma comparação entre as características metrológicas dos dois laboratórios. A seguir, o medidor foi instalado numa plataforma, demonstrando que as características metrológicas eram preservadas após sua instalação. Finalmente, um dia de produção da plataforma de origem do medidor foi monitorado, obtendo-se informações sobre a confiabilidade das medições e de sua incerteza. / [en] Ultrasonic flowmeters of liquids have been used each more time in fiscal measurements due to it low uncertainty of measure. That meter uses the methodology of transit time, the relationship between the measured speed and the flow was made through the warranty of flow profile, usually denominated profile of completely developed. As in practice distortions of this profile exist, the use of several acoustic bunches can compensate the discrepancies, doing with that the flow measurement has a lower uncertainty. The Oficial Document of ANP/INMETRO determinated that the fiscal flowmeters of liquids should be calibrated at least every 60 days, unless the measurement report demonstrate that other interval among calibrations is feasible. Recently, a larger interval was proposed for the ultrasonic flowmeter of 5 channels (4 years), associate to the warranty of acting of the meter and of the maintenance of the flow profile among calibrations. The aim of this work is the proof experimental that the measurement diagnosis and maintenance of flow profile is an important tool for the warranty that the liquid flow is being measured correctly and inside of the requirements of fiscal measurement determinated by the actual legislation. This way, a system of acquisition of data was coupled to the ultrasonic flowmeter of 5 channels, then the meter calibrated in two laboratories certified by INMETRO and belong Brazilian Calibration Network, respectively with water and mineral oil registering these reference values, also used for a comparison among the metrological characteristics of the two laboratories. After, the meter was install in a platform, demonstrating that the metrological characteristics was maintains after it installation. Finally, a day of production of the platform was monitored, being obtained information about the reliability of the measurements and of it uncertainty.

Ce travail de thèse se concentre sur la caractérisation et la correction de la gigue temporelle de lasers ultrabrefs, c'est-à-dire avec une durée d'impulsion sub-picoseconde, pompés par diode et avec un milieu à gain dopé à l'Ytterbium. Ce type de source laser a bénéficié d'un développement industriel rapide depuis le début des années 2000 et a trouvé de très nombreuses applications, notamment dans le domaine scientifique pour des expériences résolues en temps (FELs, accélérateurs de particules, OPAs...). Dans ce type d’applications, la réduction de la gigue des impulsions permet d’accéder à de meilleures résolutions temporelles et permet d’observer des phénomènes physiques extrêmement brefs.Dans ce travail, la gigue d'oscillateurs lasers ultrabrefs à verrouillage de mode passif a été corrigée et caractérisée en générant un signal d'erreur par photo-détection directe d'une part et par corrélation croisée optique d'autre part. La correction de la gigue temporelle par corrélation croisée optique permet d'obtenir une gigue résiduelle inférieure à 5fs, de l'ordre de la durée d'un cycle optique, avec des oscillateurs compacts et industriels. Une gigue résiduelle de ce niveau permet d’accéder à des expériences résolues en temps exigeantes en termes de stabilités temporelles des sources de lumière utilisée, par exemple une expérience d’interaction lumière-matière de type pompe-sonde avec une source laser à électrons libres.Un nouvel instrument basé sur la corrélation statistique des signaux de gigue générés par deux canaux de corrélations croisées optiques a été mis en place. Un tel instrument a permis de caractériser complètement la gigue temporelle d'oscillateurs à des fréquences de Fourier supérieures à la dizaine de kiloHertz lasers ultrabref en atteignant un plancher de bruit sub-zeptoseconde. La gigue additive d'amplificateurs lasers ultrabrefs a également été caractérisée par corrélation croisée optique, cela afin d'acquérir une compréhension globale de la gigue introduite par une chaîne laser ultrabrève amplifiée.Les mesures effectuées ont permis d’analyser les origines physiques de la gigue dans un système laser ultrabref. Ces résultats permettront à terme d’améliorer la correction de la gigue sur les systèmes industriels étudiés ainsi que de développer de nouvelles sources laser ultrabrèves intrinsèquement moins bruyantes. Une telle étude expérimentale pourra également servir de support pour éventuellement enrichir le modèle théorique des perturbations dans un laser ultrabref. / The main scope of this PhD work is to characterize and reduce the timing jitter of optical pulses with sub-picosecond duration, emitted by diode-pumped ultrafsat lasers with Ytterbium doped gain media. Such laser sources have been rapidly enhanced by a high-grade and efficient industrial development, giving access to numerous novel applications, especially in the fields of applied physics and chemistry with time-resolved experiments based on interaction between light and matter. In this latter topic resides a constant need to minimize the laser pulse train timing jitter in order to access physical phenomena with extremely short timescales such as electrons recombination.Two main detection techniques have been studied to characterize the timing jitter from passively modelocked laser oscillators. The first technique is based on direct photo-detection in the microwave domain whilst the second technique makes use of the balanced optical cross-correlation. Residual timing jitter from industrial compact laser oscillators has been reduced below 5fs, close to an optical cycle period. This performance makes the laser oscillators produced by Amplitude-Systemes already suitable for challenging time-resolved pump-probe experiments, in the presence for example of a free electron laser source.Timing jitter analysis has been enhanced by studying the cross-spectrum from jitter signals generated from two balanced optical cross-correlators. This technique allowed the entire characterization of the timing jitter density spectrum from laser oscillators above the ten-kiloHertz Fourier frequency with a sub-zeptosecond noise floor. Additive timing jitter from ultrafast laser amplifiers has also been studied with optical cross-correlation and gives a global comprehension of the timing jitter from a complete high-energy ultrafast laser chain.The collected measurments will be conducive to design a more adapted and performant timing synchronization system for industrial laser sources. A better knowledge of the non-trivial jitter sources, dependent on the laser parameters, will also allow to design intrinsically low-noise new laser sources based on the Ytterbium gain media. The cross-spectrum technique developed could be of use to characterize other laser technologies and to investigate the theoretical perturbation model of ultrafast lasers with a better experimental insight.

Este trabalho teve como objetivos estabelecer os protocolos para o cálculo de incertezas de medição e a interpretação dos resultados de monitoração do Laboratório de Monitoração In Vivo (LMIV). Especificamente, o trabalho visou quantificar a contribuição dos fatores de influência para o cálculo de incertezas, e estabelecer a incerteza nas medidas. Foram utilizados dois detectores cintiladores de iodeto de sódio ativados com tálio (NaI:Tl) que possuem dimensões de 8x4\" (detector de corpo inteiro) e 3x3\" (detector de tireóide), um analisador multicanal EG&G Ortec, modelo 920E, e um microcomputador onde os espectros são adquiridos, analisados e armazenados com o auxílio do programa Renascence32, Ortec. As medições foram realizadas utilizando-se o objeto simulador antropomórfico do Alderson Research Labs. O radionuclídeo de interesse adotado para este estudo foi o 137Cs. Foram estudadas as influências dos fatores operador, geometria de medição, condições ambientais, flutuações eletrônicas com o tempo e baixa atividade. A análise das incertezas resultou em uma incerteza combinada relativa de 15,7% para o sistema 8x4\" e 9,8% para o sistema 3x3\". Estes valores foram obtidos seguindo os princípios recomendados no Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) da Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). / This work aimed to quantify the contribution of influence factors for the calculation of uncertainties and establish the uncertainties in the measurements of the In Vivo Monitoring Laboratory (LMIV). The materials used were used: two scintillator detectors of sodium iodine activated with thallium (NaI:Tl), with the dimension of 8x4\" (whole body detector) and 3x3\" (thyroid detector), an EG&G Ortec, model 920E multichannel analyzer and a microcomputer, where the spectra are acquired, analyzed and stored, with the support of Ortecs software, Renascence32. The measurements were carried out using the anthropomorphic simulating object from Alderson Research Labs. The targeted radionuclide adopted for this study was 137Cs. The influence factors were operator, measurement geometry, environmental conditions and Electronic fluctuations over time. The analysis of the uncertainties resulted in a relative combined uncertainty of 15.7% for the 8x4\" system and 9.8% for the 3x3\" system. These values were obtained following the Guide for Expression of Uncertainty in the Measurement, (GUM) of Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM).

Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver uma nova fonte de laser de diodo compacta e robusta, além de um novo drive de controle para serem utilizados em padrões primário de tempo e frequência tipo chafariz de átomo de Césio e padrões compacto baseados em átomos frios. Um dos requisitos para utilização de laser de diodo em padrões primários de tempo e frequência é sua estabilidade em frequência e baixíssimo ruído espectral. Além disto, dada à aplicação embarcada, o laser deve ser extremamente robusto com relação às condições adversas: mecânicas, térmicas e elétricas. Tanto a parte optomecânica, quanto os controles eletrônicos do novo laser foram desenvolvidos neste trabalho. Vale salientar que tal sistema, em sua concepção, é de grande interesse para diversos outros tipos de aplicação, como espectroscopia de gases (LIDAR), referências em outras frequências e experimentos de física atômica e molecular, que possuem elevados níveis de exigência com relação a ruídos espectrais. / This work has as main objective to develop a new source of diode laser compact and robust, beyond a new drive control for use in primary of time and frequency standards type cesium atom fountain and compact standards-based cold atoms. One of the requirements for the use of diode laser in primary of time and frequency standards are their stability in frequency and are very low spectral noise. Furthermore, given the embedded application, the laser must be extremely robust with respect to adverse conditions: mechanical, thermal and electrical. Both opto-mechanical part, as the electronic controls of the new laser were developed in this work. It is noteworthy that such a system, in its conception, is of great interest to many other types of applications such as spectroscopy of gases (LIDAR), references in other frequencies and experiments of atomic and molecular physics, which have high levels of demand with respect to spectral noise.

Ensaio de Proficiência para Laboratórios de Nutrição Animal (EPLNA) foi implementado com o objetivo de avaliar a variabilidade dos resultados analíticos e o desempenho de laboratórios de nutrição animal instalados no Brasil. A estrutura e a normatização foram planejadas em conformidade com protocolos internacionais para laboratórios analíticos. São reportados e discutidos os resultados referentes a três anos consecutivos. Participaram do ensaio 43 laboratórios provenientes de instituições de pesquisas estaduais, universidades federais e estaduais e empresas privadas. Foram avaliados os resultados referentes aos ensaios de matéria seca, digestibilidade \"in vitro\" da matéria seca, fibra em detergente ácido, fibra em detergente neutro, proteína bruta, extrato etéreo, lignina, cinzas, nitrogênio não protéico, nitrogênio insolúvel em detergente neutro, nitrogênio insolúvel em detergente ácido e os macro e micro nutrientes (Ca, P, Mg, K, S, Cu, Fe, Mn, Zn e Na). O grupo de amostras utilizadas, com diferentes características físicas e químicas, foi constituído de forrageiras, alimentos concentrados e mistura mineral. Para o estudo dos valores designados foram considerados os valores de consenso dos laboratórios participantes, sendo utilizada a estatística clássica ou robusta para a definição destes parâmetros. Baseado no índice z, o projeto estatístico mostrou-se eficaz para identificar o desempenho dos laboratórios, sendo observado o valor 76,9% como índice de desempenho médio dos laboratórios com conceito satisfatório. Os ensaios referentes às determinações de extrato etéreo, lignina e Na apresentaram maior variabilidade interlaboratorial (cvEE = 42,7%, cvLignina = 59,1% e cvNa = 121,2%), considerando todas as amostras estudadas durante os três anos de avaliação. / Proficiency Testing for Animal Nutrition Laboratories was implemented with the objective to evaluate the variability of the analytical results and the performance of Brazilian animal nutrition laboratories. The structure and normalization were planning in accordance with analytical laboratories international protocols. Three years results are reported and discussed. A number of 43 laboratories, from state researches institutes, federal and state universities, and private companies participated of the trial. The performance of the next trial were evaluated: dry material, digestibility \"in vitro\" of the dry material, acid detergent fiber, neutron detergent fiber, crude protein, ether extract, lignin, ash, non protein nitrogen, insoluble nitrogen in neutron detergent, insoluble nitrogen in acid detergent, and the macro and micronutrients (Ca, P, Mg, K, S, Cu, Fe, Mn, Zn, and Na). The studied sample group, with different physical and chemical characteristics, was composed by forage, concentrate feed, and mineral mixing. To study the designated values, the consensus values provided by the laboratories were considered, and classical or robust statistic was used to define these parameters. The statistical design, based on z score, proved to be adequate to identify the laboratories performance, and the 76.9% value was observed as medium score of the laboratories with satisfactory concept. The ether extract, lignin and Na trials presented higher laboratorial varieties (cvEE = 42.7%, cvLignin = 59.1% e cvNa = 121%), considering the evaluated samples during the considered three years.

O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma metodologia de calibração em termos de dose absorvida na água para câmaras de ionização de placas paralelas a serem utilizadas em feixes de radiação X de energia baixa (10 kV a 100 kV) para fins terapêuticos. Atualmente, no Brasil nenhum laboratório de calibração está oferecendo este tipo de serviço. Para o estabelecimento desta metodologia de calibração foram utilizadas duas câmaras de ionização PTW modelos 23344. Ambas as câmaras foram caracterizadas e testadas qualitativamente segundo recomendações de normas internacionais. Os testes de caracterização realizados foram: a medição da taxa de dose mínima efetiva, a curva de saturação, a eficiência da coleção de íons, a resposta quanto ao efeito da polaridade e a linearidade da câmara com a resposta. Os testes de controle de qualidade aplicados foram: estabilidade em curto e longo prazos, fuga de corrente sem irradiação, fuga de corrente após-irradiação e tempo de estabilização. Para a implantação da metodologia, foram estabelecidas as qualidades de radiação de T-10 a T-100, seguindo as recomendações do código de prática da AIEA. Desta forma, foi possível determinar a grandeza de referência, dose absorvida na água, utilizando-se as duas câmaras de ionizações e em todas as qualidades estabelecidas. / The objective of this study was to establish a calibration methodology in terms of absorbed dose to water for parallel plate ionization chambers to be used in low energy X rays beams (10kV to 100kV) for therapy purposes. Currently, in Brazil no calibration laboratory is offering this type of service. In order to establish this calibration methodology was used two ionization chambers PTW models 23344. Both chambers were characterized and tested qualitatively according to recommendations of international standards. The characterization tests performed were: measuring the effective minimum dose rate, the saturation curve, the efficiency of ions collection, polarity effect and the linearity of the ionization chamber with the response. The quality control tests applied were: stability in the short and long term, leakage current without irradiation, leakage current after irradiation and settling time. For the implementation of the methodology, the radiation qualities the T- 10 to T-100 were established, following the recommendations of the IAEA code of practice. Thus, it was possible to determine the magnitude of reference absorbed dose in water, using the two ionization chambers in the all established qualities.

O uso de Tomografia Computadorizada (CT) para procedimentos de imagiologia vem crescendo cada vez mais devido aos avanços da tecnologia dos equipamentos de CT, que permitem a obtenção de imagens com melhor resolução do que por outras técnicas, sendo consequentemente responsável pelo aumento da dose de radiação no paciente durante o procedimento. Isso acarretou uma maior preocupação com as doses recebidas pelos pacientes que se submetem a esse tipo de exame. Para a realização da dosimetria de feixes de CT, o instrumento mais utilizado é a câmara de ionização do tipo lápis, pois este dosímetro apresenta uma resposta uniforme ao feixe de radiação incidente em todos os ângulos. A câmara convencional que se encontra disponível no mercado apresenta um comprimento de volume sensível de 10 cm; entretanto, alguns estudos têm mostrado que esse dosímetro tem subestimado os valores de dose. Portanto, neste trabalho optou-se por desenvolver no Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (LCI-IPEN/CNEN) duas câmaras de ionização, fazendo uso de materiais nacionais de baixo custo, com comprimentos de volume sensível de 10 cm e 30 cm. A caracterização destas câmaras foi realizada e os resultados se apresentaram dentro dos limites recomendáveis internacionais. Como uma aplicação, as câmaras desenvolvidas, juntamente com uma câmara comercial, foram testadas em um tomógrafo clínico. As câmaras de ionização desenvolvidas foram analisadas de maneira completa, para os seus possíveis usos. / The use of computed tomography (CT) for imaging procedures is growing due to advances in the CT equipment technology, because they allow the obtention of images with better resolution than through other techniques. Therefore, they are responsible for increasing the dose radiation of patients during the procedure. This fact led to a greater concern about the doses received by patients who undergo this type of examination. To perform the dosimetry in CT beams, the most widely used instrument is the pencil type ionization chamber, because this dosimeter has a uniform response to the incident radiation beam for all angles. The conventional ionization chamber, which is available on the market, has a sensitive volume length of 10 cm; however, some studies have shown that this dosimeter has underestimated the dose values. Therefore, in this study two ionization chambers with sensitive volume lengths of 10 cm and 30 cm, making use of low cost national materials, were developed at the Calibration Laboratory of Instruments (LCI-IPEN/CNEN). The characterization of these chambers was performed, and the results were obtained within the international recommended limits. As an application, the developed ionization chambers and a commercial chamber were tested in a clinical tomographer. The developed ionization chambers were analyzed in a complete way for their possible uses.

Ensaios de distribuição de água de aspersores são convencionalmente realizados manualmente, requerendo tempo e mão de obra treinada. A automação desses ensaios proporciona redução da demanda por esses recursos e apresenta potencial para minimizar falhas e/ou desvios de procedimento. Atualmente, laboratórios de ensaio e calibração acreditados junto a organismos legais devem apresentar em seus relatórios a incerteza de medição de seus instrumentos e sistemas de medição. Além disso, normas de ensaio e calibração apresentam especificação de incerteza aceitável, como a norma de ensaios de distribuição de água por aspersores, ISO 15886-3 (2012), a qual exige uma incerteza expandida de até 3% em 80% dos coletores. Os objetivos deste trabalho foram desenvolver um sistema automatizado para os ensaios de aspersores em laboratório e realizar a análise de incerteza de medição, para sua quantificação nos resultados de ensaio e para dar suporte ao dimensionamento dos tubos de coleta. O sistema automático foi constituído por um subsistema de gerenciamento, por meio de um aplicativo supervisório, um de pressurização e um de coleta, por meio de módulos eletrônicos microprocessados desenvolvidos. De acordo com instruções do sistema de gerenciamento o sistema de pressurização ajustava a pressão no aspersor por meio do controle da rotação da motobomba, e o sistema de coleta realizava a medição da intensidade de precipitação de água ao longo do raio de alcance do aspersor. A água captada por cada coletor drenava para um tubo de coleta, que estava conectado a uma das válvulas solenoides de um conjunto, onde havia um transmissor de pressão. Cada válvula era acionada individualmente numa sequência para a medição do nível de água em cada tubo de coleta, por meio do transmissor. Por meio das análises realizadas, as menores incertezas foram obtidas para os menores diâmetros de tubo de coleta, sendo que se deve utilizar o menor diâmetro possível. Quanto ao tempo de coleta, houve redução da incerteza de medição ao se aumentar a duração, devendo haver um tempo mínimo para se atingir a incerteza-alvo. Apesar de cada intensidade requer um tempo mínimo para garantir a incerteza, a diferença mínima de nível a ser medida foi a mesma. Portanto, para os ensaios visando atender a incerteza, realizou-se o monitoramento da diferença de nível nos tubos, ou diferença de nível, facilitando a realização do ensaio. Outra condição de ensaio considerou um tempo de coleta para 30 voltas do aspersor, também exigido pela norma ISO 15886-3 (2012). A terceira condição considerou 1 h de coleta, como tradicionalmente realizado. As curvas de distribuição de água obtidas por meio do sistema desenvolvido foram semelhantes às obtidas em ensaios convencionais, para as três situações avaliadas. Para tempos de coleta de 1 h ou 30 voltas do aspersor o sistema automático requereu menos tempo total de ensaio que o ensaio convencional. Entretanto, o sistema desenvolvido demandou mais tempo para atingir a incerteza-alvo, o que é uma limitação, mesmo sendo automatizado. De qualquer forma, o sistema necessitava apenas que um técnico informasse os parâmetros de ensaio e o acionasse, possibilitando que o mesmo alocasse seu tempo em outras atividades. / Sprinkler water distribution tests are usually done manually, requiring time and trained labor. Automation of these tests allows saving such resources, and offers potential to minimize failures and/or procedure deviations. Nowadays, calibration and testing laboratories accredited by legal bodies have to present the uncertainty of their instruments and measurement systems. Besides, testing and calibration standards specify acceptable uncertainty, as the standard for sprinkler water distribution test, ISO 15886-3 (2012), which requires an expanded uncertainty up to 3% for 80% of the collectors. The purposes of this work were to develop an automated system for testing sprinkler at laboratory, and perform the analysis uncertainty of measurement, to quantify its magnitude on the testing results, and to support the sizing of collection tubes. The automatic system consisted of a management system, by the supervisory program, a pressurization system, and a collection system, by microprocessed electronic modules developed. According to instructions of the management system, the pressurization system adjusted pressure at the sprinkler by controlling pump rotation, and the collection system measured water application rate through the sprinkler radius. The water from each collector drained to a collecting tube, which was connected to a manifold of valves that contained a pressure transmitter. Each valve was individually triggered in sequence to allow measuring water level within each collection tube, by the transmitter. The analysis of uncertainty showed that the lower diameters of collection tubes presented the lower uncertainty, hence lower diameters should be used when possible. For the collection time, uncertainty decreased as time increased, and should be a minimum value to reach the target uncertainty. Although each application rate requires a minimum time to reach uncertainty, the difference of pressure to be measured stayed the same. Thus, for the tests addressing uncertainty, the difference of pressure was monitored, facilitating the test. Another test condition considered the collection time for 30 laps of the sprinkler, also required by ISO 15886-3 (2012). The third condition considered 1 h of collection, as traditionally done. Water distribution curves obtained from the automated system were similar as those of the conventional tests, for the three situations evaluated. For durations of 1 h or 30 laps of the sprinkler, the automated system required lower total time than the conventional test. However, the system developed demanded more time to perform the test to reach the maximum uncertainty, which is a limitation, even been automatized. In any case, a technician was required just to set parameters and then start the system, so he could allocate his time for other activities.

Dans l'optique d'une modification du Système international d'unités (SI) fondée sur la valeur de constantes fondamentales de la physique, le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) a développé une expérience de balance du watt de manière à participer à la redéfinition de l'unité de masse : le kilogramme. Cette unité est en effet la dernière des unités de base du SI qui repose encore sur un artefact matériel : le prototype international du kilogramme.Une bobine circulaire, plongée dans un flux magnétique radial et horizontal est le coeur du dispositif de la balance du watt. Parcourue par un courant (phase statique), il s'exerce sur elle une force de Laplace nominalement verticale qui est comparée au poids d'une masse étalon. Déplacée de manière nominalement verticale (phase dynamique), il apparaît à ses bornes une tension.Il résulte de la combinaison de ces deux étapes l'égalité d'une puissance électrique et d'une puissance mécanique virtuelles. La détermination des grandeurs électriques par comparaison à l'effet Josephson et à l'effet Hall quantique permet d'établir une relation entre une masse macroscopique et la constante de Planck.Après une dizaine d'années de développements séparés des différents éléments, de très nombreuses caractérisations et améliorations, les premiers travaux de cette thèse ont consisté en l'assemblage des sous-ensembles de la balance du watt.Nous nous sommes ensuite intéressés à l'évaluation des composantes principales d'incertitudes et notamment à celles liées aux problématiques d'alignement : en particulier l'alignement sur la verticale des faisceaux lasers des interféromètres mesurant la vitesse de la bobine, l'alignement sur l'horizontale des pivots du comparateur de forces, et enfin l'évaluation des forces de Laplace horizontales et des moments parasites s'exerçant sur la bobine et leurs influences sur la détermination de la constante de Planck.Une valeur de la constante de Planck a été déterminée à l'été 2014, qui conduit à h=6,6260688(20)E-34 Js, évaluation dont l'incertitude-type relative est 3.1E-7. Des propositions pour améliorer cette incertitude sont avancées. / In the pespective of a modification of the Système international of units (SI) based on value of fondamental constants of physics, the Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE) has developped a watt balance experiment, in order to contribute to the redefinition of the unit of mass: the kilogramm. Indeed, this unit is the last one of the base units of the SI which is based on a material artefact: the international prototype of kilogram.A circular coil, immersed in a horizontal and radial magnetic flux is the centre of the watt balance device. Flown by a current (static phase), it exerts on it a nominaly vertical Laplace force which is compared to the weight of a standard mass. Moved nominally vertically (dynamic phase), it appears at its terminals a voltage.It results from the combination of these two steps an equality of virtual electric and mechanical powers. The determination of electrical quantities compared to the Josephson effect and to the quantum Hall effect establishes a relationship between macroscopic mass and the Planck constant.After separate developments of the different elements with continuous characterizations and improvements, the entire system has been assembled, the first works of this thesis consisted in assembling subsets of the watt balance.Then, we have evaluated the main components of uncertainties, especially those related to the alignment issues: alignment relative to the vertical of the laser beam interferometers which measure the velocity of the coil, alignment with horizontal of the pivots from the beam of the forces comparator and finally the evaluation of horizontal Laplace forces and parasitic moments acting on the coil and their influences on determining Planck's constant.A determination of the Planck constant was then carried out in the summer of 2014, which leads to the value h=6.6260688(20)E-34 Js. The relative standard uncertainty associated is 3.1E-7. Proposals to improve this uncertainty are advanced.