Hur snabbt kan du mäta?

När vi mäter någonting tar vi ofta mätvärdet för givet. Vi har kanske köpt en linjal hemma som är 30 cm lång och då litar vi på att den är just 30 cm och vi tänker att varje streck på linjalen visar rätt. Men ett mättekniskt och sedan länge känt konstaterande är att du aldrig kan känna det sanna värdet, utan bara försöka förstå vilken mätosäkerhet du har i det aktuella fallet.

Det vi kan göra är att kalibrera linjalen mot en referenslinjal som i sin tur är spårbar till den realisering av metern som vi har här på RISE. Genom att kalibrera och ta hänsyn till mätosäkerheten kan vi kvalitetssäkra vår mätning. Det är förstås så att en linjal hemma kanske inte är så viktig, men när det handlar om industri och näringsliv kan fel i mätningarna få stora konsekvenser både för ekonomi och kvalitet.

Fallet med linjalen är ett exempel på en statisk mätning. Men saker och ting blir mer komplicerade när det vi mäter ändrar sig snabbt. Sedan jag började arbeta med mätteknik i slutet av 90-talet har jag stött på många exempel på mätningar av dynamiska förlopp. Inte minst under mina år inom fordonsindustrin med exempelvis olika typer av krockprov eller skakrörelser som kan leda till brott i komponenter. Ibland räckte inte mätutrustningen till då mätosäkerheter och delvis oklara fenomen ökar drastiskt vid riktigt snabba mekaniska förlopp.

Jag sökte mig till RISE för att få möjlighet att arbeta vidare med detta. Här kommer jag i kontakt med ett antal olika branscher som alla behöver utvecklade mätmetoder för dynamiska mätningar, allt från biomekanik till energiproduktion. Jag och mina kollegor arbetar med flera forskningsprojekt inom området för att man ska kunna lita på mätningar av dessa snabba förlopp. Bland annat inom satsningen Dynamiska mätningar.

Genom att noggrannare kunna mäta och förstå de dynamiska förloppen kan man till exempel optimera en byggnadsstruktur, minska vibrationer i en hushållsprodukt eller reducera värmeförluster i en växellåda i ett fordon som ger en negativ miljöpåverkan.

Bättre referenser och mätinstrument

En av våra huvuduppgifter som Nationellt Metrologiskt Institut (NMI) är att upprätthålla spårbarhet till ett antal fysikaliska storheter. Spårbarhet innebär att mätresultat ska kunna spåras tillbaka till definitionen av enheten, genom kedjor med kalibreringar mot referenser med angivna mätosäkerheter.

Första steget i vår forskning handlar därför om att ta fram referensutrustning som vi säkert vet hanterar snabba förlopp och samtidigt arbeta fram internationella standarder i samarbete med andra NMI'er som kopplar till dynamisk mätteknik. För att veta att ett instrument mäter rätt i varje given tidpunkt behöver vi ha ett förlopp som vi känner till väldigt väl som vi kan mäta med stor noggrannhet med instrumentet. Vi måste också ha noggrann koll på mätning av tid (delar av millisekunder) i vårt arbete när det rör dynamiska förlopp. Min kollega Fredrik Arrhén förklarar mer om utmaningarna här.

I samarbete med näringslivet

Nästa steg i forskningen är att karaktärisera mätinstrument så att man dels kan ta hänsyn till deras egenskaper i industriella sammanhang, dels så att tillverkare på sikt ska kunna utveckla mätinstrumenten och göra dem ännu bättre. Ett mätinstrument eller snarare ett mätsystem är ofta en kedja av mekaniska och elektromekaniska instrument, med exempelvis mekaniska sensorer, A/D-omvandlare, filtrering i processorkretsar, signalförstärkning, datainsamling och så vidare. Hänger alla länkar i kedjan med? Var går gränserna för hur snabbt det är möjligt att mäta med acceptabel noggrannhet? Industrin har sällan möjlighet att göra dessa analyser, men på RISE har vi resurser och laboratorier på plats som kan hantera detta.

Vi jobbar också utanför RISE laboratorier och undersöker mätningar direkt i industriella sammanhang. Vi har en mängd samarbeten i gång med flera partners inom området och där vi som oberoende forskningsinstitut är en naturlig kontakt både till industri och även akademi. I slutändan är målet högre mätkvalitet och bättre underlag för beslut som ska komma svenskt näringsliv till nytta. Och samtidigt bygger RISE upp ett nationellt kunskapscentrum inom området som skall kunna leva länge framöver.

I nästa blogginlägg kommer jag att berätta djupare om den forskning vi bedriver. Har du själv exempel på utmaningar inom området? Tveka inte att kontakta mig!

Robert Furunger