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Oct 31, 2023

Um banco

15 de novembro de 2022 por

15 de novembro de 2022

pelo Laboratório Físico Nacional

Em 2019, o Sistema Internacional de Unidades (SI) foi redefinido em termos de constantes que se relacionam com o mundo natural. Isso garante a estabilidade futura do SI e abre a oportunidade para o uso de novas tecnologias, incluindo tecnologias quânticas, para implementar as novas definições. Essa precisão cada vez melhor precisa ser habilitada por padrões de medição estáveis ​​sustentados por definições acordadas de unidades de medição.

O quilograma agora é definido em termos da constante de Planck, que é uma constante fundamental da natureza, e pode ser realizado usando o equilíbrio de Kibble, anteriormente o equilíbrio de watt, e renomeado após Bryan Kibble, que desenvolveu o aparelho na NPL na década de 1970. O grupo de massa da NPL, em colaboração com o Laboratório de Ultrassom do INMETRO, Brasil, projetou e construiu um protótipo de balança Kibble de bancada para realizar medições de potência ultrassônica de nível de referência, que atualmente são realizadas usando um balanço de massa convencional.

Este protótipo de balanço de força de radiação (RFB) faz medições de potência ultrassônica diretamente rastreáveis ​​à unidade SI de massa, conforme realizado por meio de um valor fixo da constante de Planck. A nova técnica de medição de potência ultrassônica anula a necessidade de medir a aceleração da gravidade local e permite que a potência ultrassônica seja medida em qualquer lugar da Terra sem a necessidade de fazer correções gravitacionais.

O ultrassom é amplamente utilizado para fins industriais e médicos. Na indústria, é usado para testar componentes manufaturados de alto valor (por exemplo, para peças de aeronaves). Em aplicações médicas é utilizado para fins terapêuticos, para aquecimento, ablação ou fragmentação de tecidos, e diagnósticos, sendo capaz de obter imagens não invasivas dos órgãos internos do corpo.

Um dos usos mais comuns do ultrassom é durante a gravidez, para monitorar o desenvolvimento do feto, mas também pode ser usado para gerar imagens do coração, vasos sanguíneos, olhos, tireóide, mama, músculos e assim por diante. Portanto, o nível de potência de saída deve ser medido com precisão por motivos de segurança e eficiência. A rastreabilidade atual usa um balanço de massa convencional, validado com pesos padrão, para calibrar medidores de potência ultrassônicos primários com incertezas típicas de cerca de 7%.

Consequentemente, a aplicação da tecnologia de balança Kibble nesta área tem o potencial de simplificar a cadeia de rastreabilidade e melhorar a repetibilidade e precisão da calibração do medidor de potência ultrassônico. A medição mais precisa facilita a criação de avanços na ciência e na tecnologia, o que, por sua vez, permite uma medição mais precisa.

Stuart Davidson, principal cientista de pesquisa da NPL, disse: "Este é um ótimo exemplo de como as tecnologias de próxima geração, habilitadas pelas novas definições de unidade de base do SI, podem ser usadas para simplificar a medição e melhorar a precisão no nível do usuário final".

Emily Webster, cientista de pesquisa superior, NPL disse: "Foi um prazer contribuir para a introdução da tecnologia de equilíbrio Kibble no campo da medição de potência ultrassônica. Este é um passo à frente na redução do comprimento das cadeias de rastreabilidade nesta área pela implementação de o novo SI no ponto de uso. Este projeto ocorreu durante a pandemia do COVID-19 e seu sucesso destaca a criatividade e o comprometimento dos parceiros em superar os desafios da interação apenas remota."

Ruan Mayworm, cientista do INMETRO, disse: "Este trabalho demonstrou a viabilidade de usar o princípio de equilíbrio Kibble para medir a potência ultrassônica, abrindo as portas para o desenvolvimento de sistemas de medição de potência ultrassônica mais precisos e precisos com rastreabilidade direta ao SI. Além disso, o os bons resultados obtidos só foram possíveis devido à colaboração entre o INMETRO e o NPL, demonstrando assim a importância da colaboração entre os diferentes Institutos Nacionais de Metrologia para o desenvolvimento da metrologia em todo o mundo."