Desarrollo
de patrones de tiempo y frecuencia en Uruguay
Development
of time and frequency standards in Uruguay
Desenvolvimento de padrões de tempo e frequência no Uruguai
Leonardo Trigo[1], Agustín García[2], Daniel Slomovitz[3]
Recibido: 05/06/2023 Aceptado:
13/07/2023
Resumen. - En este trabajo se presentan los desarrollos que se han realizado en instituciones de Uruguay, relativos a patrones de las magnitudes de tiempo y frecuencia. El período analizado cubre unos 80 años. Por tanto, las tecnologías fueron muy diversas, desde osciladores basado en cristales de cuarzo y electrónicas de válvulas de vacío, hasta modernos relojes de cesio, basados en la transición de sus niveles electrónicos. Las estabilidades relativas, por consiguiente, cubren varios órdenes de magnitud, desde 10-7 hasta 10-13, lo que demuestra el gran avance que ha tenido el desarrollo de esta magnitud física en Uruguay.
El estado actual del patrón Nacional del Uruguay, basado en relojes de cesio, ha permitido llegar a incertidumbres suficientemente bajas para ser admitido como parte del sistema internacional que define la hora UTC (Tiempo Universal Coordinado).
Palabras clave: Frecuencia, tiempo, hora, patrón, UTC.
Summary. - This paper presents the developments that have been carried out in
Uruguayan institutions regarding standards of the quantities of time and
frequency. The period analyzed covers about 80 years. Therefore, the
technologies were very diverse, from oscillators based on quartz crystals and
vacuum tube electronics, to modern cesium clocks, based on the transition of
their electronic levels. The relative stabilities, then, cover several orders
of magnitude, from 10-7 to 10-13, which demonstrates the great progress that
the development of this physical quantity has had in Uruguay.
The current state of the
National Standard of Uruguay, based on cesium clocks, has reached uncertainties
that are low enough to be admitted as part of the international system that
defines the time, UTC (Coordinated Universal Time).
Keywords: Frequency, time, hour, standard, UTC.
Resumo. -
Este trabalho apresenta os desenvolvimentos que vêm sendo realizados nas instituições do Uruguai,
relacionados aos padrões de
magnitudes temporais e de frequência.
O período analisado abrange
cerca de 80 anos. Portanto, as tecnologias
eram muito diversas, desde
osciladores baseados em cristais
de quartzo e eletrônica de
tubos de vácuo, até modernos relógios
de césio, baseados na transição de seus níveis eletrônicos.
As estabilidades relativas, portanto, cobrem várias ordens
de grandeza, de 10-7 a 10-13, o que demonstra o
grande progresso que o desenvolvimento
desta magnitude física teve
no Uruguai.
O estado atual do Padrão Nacional do Uruguai, baseado em relógios de césio, permitiu-nos atingir
incertezas suficientemente baixas para sermos admitidos como parte do sistema internacional que
define o horário UTC (Tempo Universal Coordenado).
Palavras-chave: Frequência, hora, hora, padrão,
UTC.
1. Introducción. – Múltiples sistemas dependen de la exactitud de la
medida del tiempo y de la frecuencia. Estos van, desde la calibración de
cronómetros [1], sincronismo en redes de comunicación [2], estampa de tiempo de
eventos transitorios en las redes de potencia [3-4], hasta sistemas de alto
requisito de exactitud como los son los sistemas satelitales de localización.
Los
primeros relojes patrones en Uruguay estuvieron basados en la oscilación de
péndulos, merced al descubrimiento de Galileo Galilei. Él observó que,
fundamentalmente, el período de oscilación de un péndulo no depende de la
amplitud ni de su masa; tan solo de su longitud. A partir del siglo XVII se
popularizaron estos relojes, convirtiéndose en los mejores patrones hasta
mediados del siglo XX. Hasta la década de los 70, uno de estos relojes mantenía
la hora en el Laboratorio de UTE (Administración Nacional de Usinas y
Trasmisiones Eléctricas del Uruguay). Fueron fabricados por la empresa alemana
Clemens Riefler entre 1890 y 1965. En particular, el
reloj de UTE se fabricó en 1957, con el número 750. Si bien el factor principal
que determina la frecuencia es la longitud del péndulo, existen varios otros
que influyen en menor medida. Uno de estos es la amortiguación del movimiento,
principalmente generada por la fricción con el aire. Este modelo de reloj
permitía ajustar la densidad del aire dentro de su campana
de vidrio, reduciendo su incidencia y constituyendo un método de ajuste muy
fino de la frecuencia. Según las especificaciones del fabricante, tenían una
estabilidad básica del orden de 30 ms por día, pero podían llegar a alcanzar 10
ms por día, equivalente a una variación de frecuencia relativa, Δf/f, de 10-7 Hz/Hz; uno de los relojes de péndulo más
precisos fabricados en su época. La Figura I muestra este reloj, actualmente en
exhibición en la entrada del Laboratorio de UTE (LABUTE).
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Figura I. Reloj patrón de
péndulo Clemenes Riefler Nº 750, usado hasta la década de los 70 en el
Laboratorio de UTE. |
Por la década de los 50 del siglo pasado, la electrónica logró perfeccionar relojes basados en la estabilidad de las oscilaciones mecánicas del cuarzo. El desarrollo de este tipo de patrones, destinados a calibraciones, comienzan en Uruguay en la década de los 60, alcanzando estabilidades del orden de 1 parte en 107, en períodos de una semana. Llegar a exactitudes mejores implicó desarrollar relojes basados en la frecuencia de transición de estados atómicos.
Desde hace más de 15 años, LABUTE viene desarrollando patrones de tiempo y frecuencia basados en relojes atómicos que permiten realizar calibraciones de los diversos instrumentos que dependen de estas magnitudes. Existen varios tipos de estos relojes atómicos que se diferencian fundamentalmente por el elemento químico que usan como referencia de frecuencia. Los más económicos están basado en rubidio y le siguen los de cesio, pero existen intentos de uso de otros elementos. Los relojes de rubidio no se consideran patrones primarios debido a la deriva que presentan. Su frecuencia cambia con el tiempo por factores internos y externos. A pesar de estas limitaciones, dado que los relojes atómicos de rubidio son significativamente más económicos que los relojes de cesio son ampliamente utilizados.
El estado actual de desarrollo en Uruguay está basado en relojes de cesio, con lo cual se ha llegado a exactitudes en frecuencia de 1 parte en 1013 y exactitud en tiempo de 50 ns. Esto ha permitido a LABUTE formar parte del sistema UTC (Tiempo Universal Coordinado). En las siguientes secciones se describe en detalle todos estos desarrollos.
2. Relojes
de cuarzo. - Por la década de 1980, el patrón de tiempo y
frecuencia de LABUTE estaba basado en un oscilador comercial de cuarzo con
cámara de estabilización térmica. Este tipo de dispositivo basa su estabilidad
en la frecuencia mecánica de oscilación de una lámina de cristal de cuarzo.
Este material es muy estable en sus características mecánicas, aunque sí
depende de la temperatura. Por este motivo, se coloca dentro de un pequeño
horno a temperatura constante reduciendo este factor de incertidumbre. En esa
época, la calibración se realizaba mediante señales trasmitidas por radio en
onda corta, siendo el laboratorio más cercano el ubicado en la ciudad de La
Plata en Argentina. De esa forma, LABUTE referenciaba su tiempo a dicho
laboratorio.
Existieron
desarrollos nacionales de este tipo de relojes anteriores. En la Facultad de
Ingeniería de la Universidad de la República (UDELAR), en la década de los 60
del siglo pasado, se desarrolló un oscilador de alta estabilidad [5]. La Figura
II muestra la variación relativa de la frecuencia en un período de 12 días.
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Figura II. Medición de la
variación relativa de la frecuencia, correspondiente a un reloj de cuarzo
[5]. |
La deriva media era de
1.6×10-8 (Hz/Hz)/día. De continuar con la misma
deriva, esto equivale a un error de 0.5 segundos por año. El circuito del
oscilados se muestra en la Figura III. Estaba basado en un oscilador de Meacham [6], con estabilización de amplitud, usando como
elemento no lineal una lámpara incandescente.
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Figura III.-Circuito de
oscilador a cristal desarrollado en los años 60 por la Facultade Ingeniería
de la Universidad de la República, Uruguay [5]. |
La figura IV muestra un
esquema y el circuito de su cámara térmica. Mantenía la temperatura constante
dentro de 1 mK, frente a variaciones de 15 K en la
temperatura ambiente. Esto es un gran logro para la época en que fue
desarrollado, en que solo se contaba con válvulas, como elementos electrónicos
activos.
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Figura IV.- Horno
estabilizador de temperatura de oscilador patrón desarrollado en la Facultad
de Ingeniería de la Universidad de la República, Uruguay, en los años 60 [5]. |
3. Relojes
de rubidio.- Los relojes basados en rubidio también presentan
derivas, aunque mucho menores que los de cuarzo. La Figura V muestra la deriva
de un reloj de rubidio de LABUTE, del orden de 1.5×10-12 por día,
cuatro órdenes mejor que la de los relojes de cuarzo. La principal causa del
cambio del valor de la frecuencia con el tiempo, en estos dispositivos, se debe
a la variación de la relación entre el gas de rubidio y el gas buffer. Este
último gas se usa para reducir la velocidad de los átomos de rubidio,
disminuyendo la dispersión en la frecuencia. Ambos gases son absorbidos o
liberados lentamente a través de las paredes del recipiente que los contiene,
lo que altera la composición y afecta el valor de la frecuencia.
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Figura V. Deriva de la frecuencia
relativa en un reloj de rubidio. |
4. Relojes de rubidio con
deriva compensada.- Además de derivas causadas por
composición de gases, factores externos como las perturbaciones
electromagnéticas también pueden influir en el valor de la frecuencia. Aunque
estos dispositivos están protegidos con blindajes, existen campos propios que
también varían y, por otro lado, no son completamente inmunes a otras
influencias externas. Para eliminar la deriva a largo plazo, existe otro tipo
de reloj llamado GPSDO (oscilador disciplinado por GPS) que utiliza una
conexión GPS para controlar la frecuencia de su oscilador. El sistema GPS,
además de proporcionar servicios de posicionamiento global, también emite
frecuencias estándar de 1 Hz, 5 MHz y 10 MHz. Otros sistemas ofrecen otras
frecuencias de telecomunicaciones de 1.544 MHz y 2.048 MHz. Es esta facilidad
la que se usa para disciplinar el reloj. Los GPSDO no tienen deriva a largo
plazo porque el sistema GPS no lo tiene. Este es supervisado por relojes
atómicos primarios (cesio) ubicados en estaciones terrestres, lo que permite
realizar correcciones periódicas a los satélites del sistema. Sin embargo, los
sistemas GPS tienen altos niveles de ruido en mediciones a corto plazo. Por
otro lado, los relojes de rubidio exhiben un bajo nivel de ruido interno a
corto plazo. Combinando ambos sistemas, se logran patrones de muy alta
estabilidad y bajo ruido.
En LABUTE se desarrollaron
varios patrones con esta combinación [7-11]. Están compuestos por un sistema
formado por un receptor GPS con salida de frecuencia (Spectratime
GPSDO modelo GPSource), un reloj atómico de rubidio (Spectratime RMO), un circuito electrónico de control y un
contador universal (HP, modelo 53132A). Un computador controla todo el
sistema. El esquema de bloques se ve en
la Figura VI, y una foto del sistema, en la Figura VII.
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Figura VI.- Esquema de
bloques del reloj de rubidio controlado de LABUTE. |
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Figura VII.- Equipamiento en
LABUTE del sistema de oscilador de rubidio controlado por GPS. |
El reloj de rubidio permite
variar ligeramente su frecuencia de salida (10 MHz) en función de una tensión
de control. Dicha tensión puede variar de 0 V a 5 V, siendo el cambio de
frecuencia aproximadamente 5×10-10 Hz/V. La referencia del circuito de control
está formada por un zener de 10 V asociado a un
divisor resistivo de alta estabilidad, de relación 4:1 que entrega un voltaje
de 2.5 V. Dicha tensión se aplica a un conversor digital analógico de 16 bits
que permite obtener pasos de aproximadamente 38 μV al
cambiar el bit menos significativo. Esto permite controlar la frecuencia en
pasos de 1×10-14 Hz/Hz. Con esto se controla la frecuencia del reloj de
rubidio. Su salida se compara contra la señal del GPS mediante el receptor
GPSDO durante varios días. Este tiempo es necesario para obtener una proyección
de la deriva y en función de esta, evaluar el valor de corrección.
El contador universal es
utilizado para medir la diferencia de frecuencia entre el GPSDO y el reloj de
rubidio. Posteriormente, el computador ejecuta un software, el cual se encarga
de procesar los valores de diferencia de frecuencia medidos por el contador. El
software calcula la deriva del rubidio utilizando los valores registrados, y
calcula la corrección necesaria para mantener la variación de frecuencia en el
entorno de 10-13 Hz/Hz. De esta manera, se asegura que la exactitud del reloj
de rubidio se mantenga dentro del rango previsto. Mediante divisores de
frecuencia, se obtienen las salidas de 1 Hz y 5 MHz.
En cuanto a los niveles de
ruido a corto plazo, la Figura VIII muestra el nivel del sistema GPS. El valor
pico a pico es de 3×10-10 Hz/Hz, aproximadamente. En cambio, el ruido a corto
plazo del reloj de rubidio es de unos 2.5×10-11 Hz/Hz, unas 10 veces menor al
correspondiente al sistema GPS (ver Figura IX). Promediando varios días, es
posible llegar a incertidumbres del orden de algunas unidades por 10-14 Hz/Hz
El costo del sistema así formado es unas diez veces menor que el costo de
relojes primarios de cesio, pero no es un sistema independiente, dado que se
basa en la estabilidad del GPS.
Se utilizó una facilidad del
SIM (Sistema Interamericano de Metrología), la cual se detalla en la sección
siguiente, para calcular la diferencia entre este patrón y los correspondientes
a los Institutos Metrológicos Nacionales: NIST (Estados Unidos), CENAM (México)
y NRC (Canadá). Esta comparación se realizó entre setiembre de 2009 y junio de
2011. En la Figura X se muestran los resultados.
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Figura VIII.- Ruido de corto
plazo de sistema GPS (escala vertical:
5×10-11 Hz/Hz). |
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Figura IX. Ruido de corto
plazo de reloj de rubidio (Escala vertical:
5×10-12 Hz/Hz). |
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Las diferencias de fase entre
LABUTE y NIST, y LABUTE y CENAM estuvieron por debajo de ±30 ns
la mayor parte del período; mientras que la diferencia de fase entre LABUTE y
NRC varió dentro de ±100
ns. Esto muestra que NRC tuvo una mayor dispersión
que LABUTE durante este intervalo de tiempo.
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Figura X. Diferencia de
tiempo entre LABUTE-NIST, LABUTE-NRC y LABUTE-CENAM. |
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5. Relojes de cesio. - Los osciladores atómicos de
cesio son patrones primarios, pues reproducen la definición de la unidad de
tiempo del Sistema Internacional (SI) [12]. Su frecuencia no se altera con el
tiempo ni tampoco por la influencia de condiciones ambientales o campos
electromagnéticos. Todos los equipos utilizan el único isótopo estable que
existe para el cesio, el Cs133, cuya frecuencia de transición hiperfina, por
definición de la unidad, es 9.192 631 770 GHz (ver Figura XI). Hay 16 estados
magnéticos, pero solo uno es útil para un patrón primario de frecuencia, ya que
esa transición es básicamente insensible a los campos magnéticos. Esta
transición hiperfina es la que se usa para definir el segundo del SI.
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Figura XI. Transiciones de la
estructura hiperfina del Cesio 133. |
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Un esquema de bloques de
este tipo de reloj se ve en la Figura XII [13]. Del lado izquierdo, un horno
calienta los átomos de cesio hasta alcanzar el estado gaseoso. Un haz de átomos
emerge del horno a una temperatura cercana a los 100 °C y atraviesa un campo
magnético (imán A), donde se divide en dos haces de átomos con diferentes
estados magnéticos. Uno de los haces es absorbido y no es de interés, pero el
otro haz es desviado hacia la cavidad de interrogación de microondas, conocida
como cavidad de Ramsey. Dentro de ella, el haz de cesio es expuesto a una
frecuencia de microondas generada por un sintetizador de frecuencia basado en un
oscilador de cuarzo. Si esta frecuencia se ajusta precisamente a la frecuencia
de resonancia del cesio (9 192 631 770 Hz), algunos de los átomos cambiarán de
estado. Después de salir de la cavidad de Ramsey, los átomos atraviesan un
segundo campo magnético (imán B). Este imán dirige solo a los átomos que
cambiaron de estado hacia el detector. En esencia, los imanes ubicados en ambos
lados de la cavidad de Ramsey funcionan como una puerta que solo permite el
paso al detector de los átomos que experimentan la transición energética
deseada.
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Figura XII.- Esquema de
bloques del reloj de Cesio. |
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El detector envía una
señal de retroalimentación a un circuito de servomecanismo que ajusta
continuamente el oscilador de cuarzo para que el máximo número de átomos llegue
al detector. De esta forma, el oscilador de cuarzo genera una frecuencia igual a
la resonancia del cesio. Mediante divisores de frecuencia, se obtienen las
salidas típicas de 1 Hz, 5 MHz y 10 MHz utilizadas por los Laboratorios
Nacionales. Algunos modelos pueden tener otras salidas, usadas en
telecomunicaciones, de 1.544 MHz o 2.048 MHz.
Una foto del equipo que
actualmente posee LABUTE se muestra en la Figura XIII [13]. Actualmente, los relojes
de cesio son capaces de generar frecuencias con una estabilidad del orden de 5×10−13
Hz/Hz, lo que corresponde a un segundo en 64 000 años. La vida útil de relojes
comerciales está alrededor de diez años en los equipos comunes y de cinco años
en los de alta performance. Mediante el seguimiento de algunos parámetros internos
se puede conocer cuándo está llegando al límite de su vida útil. En tal caso,
es necesario reemplazar la ampolla donde reside el cesio y parte del sistema de
funcionamiento.
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Figura XIII. Equipo patrón de Cesio de LABUTE [13]. |
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Algunos laboratorios (NIST, PTB, NPL, entre otros) han
desarrollado sistemas de mayor precisión, llamados Fuentes Atómicas de Cesio [14].
Estos utilizan un sistema diferente. Los
átomos de cesio se enfrían con láser hasta temperaturas muy cercanas al cero
absoluto, disminuyendo sus velocidades y por tanto la dispersión en la
frecuencia. Estos haces de cesio son lanzados hacia arriba, como si fuera una
fuente de agua y atraviesan una cavidad de Ramsey dos veces, una al subir y
otra al bajar. Las mejoras realizadas en los últimos relojes permiten una
precisión de 1.5×10-16 Hz/Hz,
equivalente a un error de tan solo un segundo en unos 200 millones de años.
Nuevos trabajos sobre relojes ópticos, en desarrollo, usan
frecuencias de funcionamiento más altas, entre decenas y centenas de teraherz.
Los resultados primarios muestran precisiones del orden de 10-18 Hz/Hz,
y probablemente se logrará bajar aún más estos valores. Se prevé que en la
década del 30 de este siglo se redefina la unidad del segundo en función de
estos nuevos patrones primarios.
6. Comparación de relojes atómicos. –
Comparar relojes patrones entre sí, en ambiente de
laboratorio, es relativamente simple. En [15] se muestra uno de tales sistemas.
El problema se torna más complejo cuando la comparación debe realizarse entre
lugares físicamente distantes. Esto es necesario para distribuir señales de
tiempo, calibrar patrones en forma remota y validar Patrones Nacionales de
distintos países. A diferencia de otras magnitudes, en frecuencia es posible
dicha comparación remota. En las Américas se desarrolló un sistema de intercomparación
remota entre Laboratorios Nacionales, del cual participa LABUTE. Fue
desarrollado por el SIM y permite el seguimiento on-line de los patrones en
dicha magnitud. Este sistema (SIM Common View Time and Frequency Measurement System) [16] permite comparar relojes de los
Institutos Nacionales de Metrología (NMI) de los países americanos. Está basado
en la vista en común de satélites del sistema GPS. Desde cada laboratorio se
mide la diferencia de tiempo entre su patrón y el reloj del satélite. Esas
diferencias se comunican y se restan, de forma de eliminar la variable
reloj-satélite. El proceso tiene ciertas correcciones por efectos atmosféricos
y otras variables, y da como resultado la diferencia en tiempo entre los dos
laboratorios, independientemente del error del reloj del satélite. Esto se
realiza para todos los satélites que tengan vista común entre ese par de
laboratorios.
Cada
10 minutos se publican los valores de las diferencias de tiempo entre todos los
países incluidos en este sistema (a la fecha de este informe, 26 países). En el
sitio web del SIM se muestra una matriz con estas diferencias y sus valores
históricos (ver Tabla I). Adicionalmente, muestra gráficos de estos valores,
valores promedio y desviaciones de Allan. El sistema calcula una escala de
tiempo llamada SIMT (SIM Time Scale) [17] a partir de los
datos de todos los países que tienen relojes de cesio, promediados según el
peso de la incertidumbre de cada uno. A modo de ejemplo, en la Figura XIV se observa la comparación entre los
relojes de UTE y NIST. En la página web
del sistema SIMT se puede seleccionar los países a comparar y el período. En
este caso, la información mostrada corresponde a las fechas entre febrero y
abril de 2023. El gráfico muestra el comportamiento entre ambos relojes, así
como el promedio de la diferencia de tiempo (17 ns) y
de frecuencia (-2.45×10-15 Hz/Hz).
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Tabla I. Comparación entre
relojes patrones de países de América en nanosegundos (parcial) [16]. |
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Figura XIV. Comparación entre
SIM(UTE) y SIM(NIST) entre febrero y abril de 2023. |
7. Sistema UTC. - Uno de los
últimos logros del Uruguay, dentro del área de Tiempo y Frecuencia, es la
participación de LABUTE en el UTC (Tiempo Universal Coordinado) [18],
como UTC(UTE), a partir de marzo del 2023. El UTC es el principal estándar de
tiempo por el cual el mundo regula los relojes. La participación se
logró con el patrón primario de cesio, equipos accesorios y un equipo que
permite la vista común de satélites (NIST Tai-1), mostrado en la Figura XV.
Este conjunto es el encargado de la medida y generación del reporte diario que
luego es enviado a los servidores del Bureau Internacional de Pesas y Medidas
(BIPM) para su procesamiento y comparación con otros laboratorios.
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Figura XV.- Equipo de LABUTE
para medida y envío de reportes a la UTC. |
Para ser admitido en
este sistema, se debió demostrar alta estabilidad durante largo tiempo. El BIPM
emite periódicamente un reporte de todos los laboratorios que contribuyen (unos
86), denominado Circular T [19-20]. El peso de cada uno está determinado por su
incertidumbre, teniendo mayor influencia aquellos laboratorios de menor
incertidumbre. La Tabla II muestra, parcialmente, las diferencias entre UTC y algunos
de los laboratorios intervinientes entre el 31 de marzo y el 30 de abril del
2023. UTC(UTE) figura en la última fila de la tabla.
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Tabla II. Diferencias entre
los patrones locales y la UTC entre marzo y abril del 2023[19]. |
En la Figura XVI se
observan estas estas diferencias entre los meses de marzo y mayo de 2023. El
eje de tiempo está en unidades MJD (día juliano modificado). Es una cuenta de
días y fracciones contados desde un punto inicial fijo, MJD = JD – 2400000, donde
JD es el día juliano y tiene su inicio al mediodía del 01/01/4713 A.C. Fue
usado desde hace tiempo por los astrónomos, y sigue siendo usado para la
magnitud Tiempo.
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Figura XVI.- Diferencia de
tiempo entre UTC y UTC (UTE). |
En Uruguay, UTE mantiene
un convenio con LATU (Laboratorio Tecnológico del Uruguay) por el cual los
patrones de LABUTE en electricidad, magnetismo y tiempo-frecuencia son
reconocidos como Patrones Nacionales. Por esto, el patrón de tiempo-frecuencia
de LABUTE es reconocido como Patrón Nacional del Uruguay en esta magnitud.
El logro de integrar el
sistema UTC(UTE) es de gran importancia para el país ya que permite tener
validación en las mediciones y calibraciones de tiempo y frecuencia. No basta
con poseer un reloj atómico de cesio para asegurar que funciona correctamente.
Puede tener varias fallas menores, que afecten su frecuencia, pero que no sean
detectadas por el operador. La intercomparación con
otros relojes es la forma más directa de validar los valores que proporciona, y
la incertidumbre que el laboratorio estima.
Por medio de los
sistemas descriptos, LABUTE se compara en forma permanente no solo con
Laboratorio Nacionales de América, sino con Laboratorios Nacionales de todo el
mundo. Este sistema patrón alcanza un nivel de incertidumbre pequeño, que
permite estudios más exhaustivos en mediciones de tiempo y frecuencia, y de
otras magnitudes que usan el tiempo en su definición, como la potencia
eléctrica. Asimismo, permite otorgar trazabilidad a la hora-Uruguay a través de
UTC(UTE) y a la calibración de otros relojes. Actualmente, no existe una ley
que defina la hora-Uruguay a partir de referencia propia. Los servidores de las
empresas ajustan su hora a servidores internacionales. En algún momento se
deberá seguir el camino de la mayoría de los países y decidir por ley usar la
referencia propia, y difundirla de manera oficial.
8. Conclusiones. - Desde la década del 60 del siglo pasado hasta el
año 2023, se analizaron los diferentes tipos de relojes patrones en Uruguay; comenzado
con relojes de péndulo hasta relojes atómicos de cesio. La cadena de desarrollo abarcó también
relojes basados en osciladores con cristal de cuarzo y relojes atómicos de
rubidio. El nivel de precisión se ha mejorado en muchos ordenes, desde 10-6
Hz/Hz a 10-13 Hz/Hz a nivel de Uruguay, llegando a 10-16
Hz/Hz a nivel internacional, en los Laboratorios más desarrollados.
Como resultado, LABUTE logró ser admitido para participar en forma
directa en la UTC (Tiempo Universal Coordinado) como UTC(UTE), figurando sus resultados
en los informes periódicos del BIPM (Oficina Internacional de Pesas y Medidas),
Circular-T.
En estos momentos no existe una ley en Uruguay que defina la forma
técnica de mantener la hora oficial y su diseminación a partir de una propia
referencia. Los servidores de las empresas ajustan su hora a servidores
internacionales. El sistema patrón desarrollado permitiría dar trazabilidad a
la hora de Uruguay a través de UTC(UTE) y a las calibraciones de otros relojes
patrones.
7. Referencias
[1] Trigo L, Slomovitz D. Calibración
de cronómetros digitales por método de inducción. Encuentro de Potencia,
Instrumentación y Medidas, EPIM 08, Montevideo, Uruguay, pp. 21-23, 2008.
[2] Coppo I. Plan
de sincronismo para la red telefónica del Ecuador. https://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/11051. Accedido
en 05-2023.
[3] Slomovitz
D, Trigo L, García A, Izquierdo D, Faverio C, Sandler
R. A portable system for phasor measurement units (PMU) calibration in
high-voltage substations. Measurement: Sensors, vol 18, 2021.
[4] Slomovitz
D et al. Online verification system for phasor measurement units. 2020 Conference on Precision Electromagnetic
Measurements (CPEM), 2020.
[5] Pérez Iribarren R, Herrero V. Desarrollo
de un patrón de frecuencia con oscilador de Meacham a cristal, en cámara
termostática de precisión. Boletin de la facultad de Ingenieria y Agrimensura
de Montevideo, vol. IX,
n 7, octubre 1966.
[6] Meacham L A. The
bridge-stabilized oscillator, Proc. Inst. Radio Engrs, 26, pp. 1278 1938.
[7] Trigo L, Slomovitz D. Compensación
de la deriva en osciladores de rubidio. Encuentro de Potencia,
Instrumentación y Medidas, EPIM 08, Montevideo, Uruguay, pp. 24-25, 2008.
[8] Trigo L, Slomovitz D. Control de
la deriva de osciladores de rubídio. VIII
SEMETRO, Joao Pessoa, Brasil, pp. 1-3. (2009).
[9] Trigo L, Slomovitz D. Patrón nacional tiempo-frecuencia basado en un reloj atómico de rubidio
con deriva compensada. Encuentro de Potencia,
Instrumentación y Medidas, EPIM 10, Montevideo, Uruguay, 2010, pp. 1-3. (2010).
[10] Trigo L, Slomovitz D. Rubidium atomic clock with drift
compensation. CPEM 2010, 2010.
[11] Trigo L, Slomovitz D. Long term experimental results of a rubidium atomic clock with drift compensation. IX SEMETRO, Natal, Brasil, pp. 3, 2011.
[12] BIPM, SI base unit: second (s), https://www.bipm.org/en/si-base-units/second, accedido en mayo 2023.
[13] Microchip 5071A Datasheet,_https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/133269-5071a-datasheet, accedido en mayo 2023.
[14] Domínguez I, López J M,
Eduardo de Carlos L, López S. Diseño del primer reloj de fuente atómica del
CENAM. https://www.cenam.mx/memorias/descarga/simposio%202002/doctos/te019.pdf. Accedido en mayo 2023.
[15] Trigo L, Slomovitz D. Measurement System for Atomic Clock
Calibration. IEEE 9th Power, Instrumentation and Measurement Meeting
(EPIM), IEEE, 2018.
[16] SIM common-view
time and frequency measurement system, https://sim.nist.gov/scripts/sim_rx_grid.exe. Accedido en mayo 2023.
[17] Lopez-Romero J M, Lombardi M, SIM
time scales, Simposio de Metrología 2010, Querétaro, México, 2010.
[18] BIPM, Technical
services: Time Metrology, https://www.bipm.org/en/time-metrology. Accedido en mayo 2023.
[19] BIPM, Circular T,
https://webtai.bipm.org/ftp/pub/tai/Circular-T/cirt/cirt.424.
Accedido en mayo 2023.
[20] BIPM, Explanatory
supplement of bipm circular T, https://webtai.bipm.org/ftp/pub/tai/other-products/notes/explanatory_supplement_v0.6.pdf. Accedido en mayo 2023.
Nota
contribución de los autores:
1.
Concepción y diseño del estudio
2.
Adquisición de datos
3.
Análisis de datos
4.
Discusión de los resultados
5.
Redacción del manuscrito
6.
Aprobación de la versión final del manuscrito
LT
ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
AG
ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
DS
ha contribuido en: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Nota
de aceptación: Este artículo fue aprobado por los editores
de la revista Dr. Rafael Sotelo y Mag. Ing. Fernando
A. Hernández Gobertti.