Área de Longitud e Ingeniería de Precisión

    1. Unidad SI de longitud y Ángulo Plano

    2. Metrología por coordenadas e instrumentación topográfica

    3. Micro y Nanometrología

El Área de Longitud e Ingeniería de Precisión es la encargada de realizar y mantener los patrones nacionales de las unidades de longitud, metro, y de ángulo plano, radián, del Sistema Internacional de Unidades (Sistema SI), declarado de uso legal en España por la Ley 3/1985, de Metrología.

También se ocupa de la diseminación de ambas unidades hacia los niveles metrológicos inferiores, dotando a éstos de la trazabilidad necesaria al SI, mediante calibración de patrones, instrumentos, equipos y sistemas de medida.

Esquema de trazabilidad de los instrumentos empleados en metrología de longitudes

El Área realiza anualmente un elevado número de calibraciones de alto nivel de exactitud, que alcanzan en forma extensa al tejido investigador e industrial de nuestro país, debido al efecto multiplicador derivado del esquema piramidal en que se basa la Metrología.

Una parte muy importante de las actividades del Área se centra en el establecimiento de nuevos y mejores métodos de medición, buscando la menor incertidumbre de medida, lo que pasa en la mayoría de los casos por el desarrollo de prototipos y la automatización de los procesos de medida. Todos los procedimientos de medida y calibración utilizados cumplen los requisitos impuestos por el Sistema de Gestión de la Calidad del CEM, construido en torno a la norma UNE EN-ISO 17025.

Entre los servicios que el Área pone a disposición de sus clientes, 44 de ellos ofrecen la menor incertidumbre de medida en campos y rangos específicos. Estos servicios, conocidos como CMC (Capacidades de Medida y Calibración), están reconocidos por el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) y por los Institutos Nacionales de Metrología (INM) firmantes del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo (ARM) del CIPM. Sus Certificados es expiden en un formato específico, con el logotipo del CIPM, y son aceptados en todo el mundo (https://www.bipm.org/kcdb/).

El reconocimiento de las CMC se sustenta, entre otras exigencias, en la demostración de dichas capacidades mediante participación exitosa en comparaciones clave y suplementarias, organizadas por el Comité Consultivo de Longitud (CCL) del CIPM, por el Comité Técnico de Longitud (TCL) de EURAMET, organización metrológica regional europea en la que está encuadrada España, o por otra organización metrológica regional. En dichas comparaciones, de carácter periódico, hay que demostrar la compatibilidad estadística de resultados e incertidumbres, con el resto de institutos nacionales participantes.

Para la ejecución de todo lo anterior, el Área se encuentra dividida en secciones y laboratorios, todos ellos atendidos por personal altamente cualificado y experimentado, conforme al siguiente esquema:

División en secciones y laboratorios del Área de Longitud e Ingeniería de Precisión

La sección “Unidades SI de longitud y ángulo plano” se encarga de la realización práctica de la unidad SI de longitud, el metro, como de la unidad SI de ángulo plano, el radián, conforme al mejor estado de la técnica, a fin de lograr la menor incertidumbre. Además, disemina dichas realizaciones hacia el siguiente nivel metrológico mediante técnicas avanzadas basadas en el uso de fuentes láser y métodos interferométricos.

La sección “Metrología por coordenadas e Instrumentación Topográfica” se ocupa de dotar de trazabilidad al SI a equipos y sistemas de medición por coordenadas, tanto de contacto como ópticos, mediante calibración de los distintos tipos de patrones físicos empleados en la calibración de éstas. También realiza la caracterización de dichos patrones, evaluando los defectos geométricos y de forma que poseen, con la menor incertidumbre posible. Asimismo, calibra y verifica, según los casos, instrumentos de medición 3D de tipo óptico, como seguidores láser (laser trackers), escáneres láser, etc., además de otros instrumentos utilizados en topografía y geodesia, dada la importancia que esta instrumentación tiene en el desarrollo de multitud de sectores industriales.

La tercera sección destinada a “micro y nanometrología” se ocupa, principalmente, de la caracterización de patrones de amplificación (de escalón o de ranura), que permiten dotar de trazabilidad al SI a las mediciones realizadas en los campos de la micro y la nanoescala, fuertemente ligados a la investigación y a las industrias de punta. También se ocupa de la caracterización de la rugosidad de superficies técnicas.

Vista general del área

Los laboratorios del área poseen un aislamiento total frente a vibraciones y mantienen unas condiciones ambientales de (20 ± 0,1) oC en temperatura y (45 ± 10) % en humedad relativa, permanentemente monitorizadas y controladas de forma automática.

Principal equipamiento del Área

  • Sintetizador óptico de frecuencias Menlo Systems FC1500-250 compuesto por láser de pulsos de femtosegundos, amplificador EDFA e interferómetro no lineal generador de segundo armónico, ligado a patrón atómico de Cs (realización práctica del metro).
  • Láseres estabilizados Winters, de He-Ne, con absorción saturada sobre 127I2 (realización práctica del metro, 633 nm).
  • Sistema modular de batido de frecuencias para la determinación de frecuencia (longitud de onda en el vacío) y estabilidad de láseres emitiendo en el rango visible e infrarrojo cercano.
  • Láseres estabilizados TESA-RSD de He-Ne (633 nm y 543 nm).
  • Interferómetro NPL-TESA para calibración de patrones de longitud hasta 300 mm.
  • Comparador Interferométrico CEM-TEK 1200 para calibración de patrones de longitud desde 100 mm hasta 1200 mm (bloques patrón, columnas de bloques y patrones a trazos).
  • Sistemas interferométricos láser para determinación de magnitudes lineales y angulares.
  • Sistema compacto de alta resolución, con cancelación de no linealidades, para la calibración de actuadores piezoeléctricos.
  • Banco de ensayos de 25 m de capacidad nominal dotado de sistema interferométrico láser de medida (calibración de sistemas interferométricos, medidas materializadas, distanciómetros, miras,…).
  • Máquina de medición de una coordenada horizontal Labmaster, carente de error de Abbe, con interferómetro láser de medida.
  • Máquina híbrida, visión y contacto, de alta exactitud (Mitutoyo ULTRA QV-350).
  • Sistema automatizado para calibración de patrones a trazos y retículas en dos dimensiones mediante interferometría láser diferencial, con campo de medida de (100 x 100) mm.
  • Mesa giratoria angular absoluta CEM-TEK basada en codificador angular interno y cabezal óptico de lectura (patrón nacional de ángulo plano).
  • Goniómetro automático ZG Optique GA-IL basado en ring-laser, para calibración de patrones angulares.
  • Autocolimadores fotoeléctricos de doble eje y alta resolución (Elcomat HR, Elcomat 3000, Taylor Hobson DA20).
  • Interferómetro de tipo Fizeau para determinación óptica de defectos de planitud.
  • Máquina medidora de defectos de forma Mitutoyo RA-H5100CNC, para caracterización absoluta de defectos de redondez mediante técnica de separación de errores.
  • Láser tracker LEICA AT-901B.
  • Barra patrón Kinairy, en fibra de carbono, de 2,3 m de longitud, con alojadores magnéticos de retrorreflectores esféricos, para verificación de sistemas láser tracker.
  • Teodolitos, Estaciones totales, Niveles ópticos, Colimadores patrón, Distanciómetros, …
  • Línea base, de 50 m de longitud, para calibración de distanciómetros electrónicos.
  • Calibrador de patrones de amplificación, mediante contacto con palpador (KLA Tencor P6).
  • Rugosímetro con palpador de contacto (Mahr S8P).
  • Microscopio interferométrico Wyko NT9800.
  • Microscopio Holográfico Digital DHM-1003 R, con doble longitud de onda.
  • Microscopio de fuerza atómica SIS.
  • Microscopio metrológico de campo cercano (MSPM), para calibración de patrones utilizados en nanotecnología, con campo de medida de (25 x 25 x 5) mm y resolución de 0,1 nm.

Última actualización: 19/09/2023

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