Inom en snar framtid planeras en omstrukturering av SI-systemet där desju fundamentala storheterna; kilogram, meter, sekund, mol, candela,ampere och kelvin, inte längre ligger som grund. Istället kommer allaSI-enheter realiseras utifrån noggrant utvalda naturkonstanter somfixerats genom reproducerbara metoder. Kilogrammet är i dagsläget denenda av storheterna som fortfarande representeras av ett fysikalisktobjekt. En av de ledande metoderna för omdefinitionen kilogrammetkallas Watt-balansvåg. Konceptet hos Watt-balansvågen går ut på attjämföra en mekanisk effekt med en elektrisk effekt, där den gemensammafaktorn mellan elektriska och mekaniska storheter är Plancks konstant. PåNational Institute of Standards and Technology (NIST) i USA har detdesignats en demonstrativ LEGO-modell av en Watt-balansvåg. På SPSveriges Tekniska Forskningsinstitut ansågs en rekonstruktion av dennaLEGO-modell vara ett intressant sätt att påbörja kompetensuppbyggnadinom omdefinition av kilogrammet. Med hjälp av LEGO-modellen är SPssyfte också att enklare kunna förklara och demonstrera funktionen hos enWatt-balansvåg för myndigheter, näringsliv och framtida innovationspartners. Syftet med projektet som beskrivs i denna rapport var attfelsöka och förbättra en påbörjad rekonstruktion av LEGO-modellen, föratt reducera ett systematiskt mätfel på 15-20% över faktisk massa. Utifrånen vetenskaplig metod utformades hypoteser över tänkbara felorsaker somtestades genom systematiska mätningar. Baserat på resultaten somerhållits har LEGO-modellens systematiska mätfel reducerats från ca15-20% över till ca 0-4% under faktisk massa. Det fortsatta systematiskamätfelet anses bero på en bestående osäkerhet i uppmätningen av ettmagnetfälts styrka i relation till en spoles karaktäristik. Värdet ges frånden inducerade spänningen över en spole med en hastighet som beräknasfrån spänningsutslaget i en fotodiod, där ett fel i bådaspänningsmätningarna tros vara orsaken. En mer omfattande analys övervad samplingstid och upplösning hos enheten för spänningsmätningar harför påverkan på denna mätning skulle kunna förbättra LEGO-modellenytterligare. / Within the near future there is a plan to reconstruct the InternationalSystem of Units (SI) where the seven base units; kilogram, meter, second,mol, candela, ampere and kelvin, will no longer serve as the foundation ofthe system. Instead all SI-units will be realized by using a number ofcarefully chosen fundamental constants of nature, which have been givenfixed values threw reproducible methods. The kilogram is presently theonly base unit still represented by a physical object. One of the leadingmethods in the pursuit of redefining the kilogram is called a Watt Balance.The concept of a Watt Balance is based on the comparison of mechanicalpower and electrical power, with the common factor between mechanicaland electrical units being Plancks constant. The National Institute ofStandards and Technology (NIST) in the USA have designed a WattBalance LEGO-model used for demonstrations. At SP Sveriges TekniskaForskningsinstitut a reconstruction of the LEGO-model was considered tobe an interesting way of starting to build a level of competence around theredifinition of the kilogram. By using the LEGO-model, SPs purpose alsoinvolves the ability to explain and demonstrate the concept of a WattBalance to authorities, companies and future innovation partners. Thepurpose of the project described in this thesis was to improve an ongoingreconstruction of the LEGO-model at SP by reducing a systematicmeasurement error at 15-20% over actual mass. Using a scientific method,theories to the causes of error were formed and tested threw systematicmeasurements. Based on the result, the systematic error have beenreduced from 15-20% over to approximately 0-4% under the actual mass.The reason for the remaining systematic error is considered being relatedto an uncertainty in the measurement of a relation between a magneticflux and an electric coil. The result from the measurement is based on theinduced voltage in a coil with a velocity calculated from the voltageoutput produced by a shadow sensor. The error is presumed to be relatedto both voltage measurements. A more comprehensive analysis regardingthe sample time and resolution of the device used in the voltagemeasurements, could improve the LEGO-model further.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hh-30547 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Nguyen, Tuananh, Szabo, David |
| Publisher | Högskolan i Halmstad, Akademin för informationsteknologi, Högskolan i Halmstad, Akademin för informationsteknologi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0031 seconds