Ülkemizde metroloji alanındaki farkındalığın sağlanması, geliştirilmesi ve basınç metrolojisi alanında gerçekleştirilen ölçüm faaliyetleri için cihaz ve bilgi donanımı kapasitemizi;
Dünya standartlarında
Ulusal ekonomik verimliliği arttıracak şekilde
İhraç ürün kalitesini ve rekabetçi gücünü geliştirmeye yönelik olarak
Sosyal, çevre ve sağlık projeleri başta olmak üzere
ülkemizin hizmetine sunmak amacı doğrultusunda çalışmaktayız.
ÇALIŞMA ALANLARI
Basınç Grubu laboratuarları, basınç ve vakum ölçümleri olmak üzere 2 ana grupta faaliyet göstermektedir. Tanımlanan amaç ve görevlerin yerine getirilmesine yönelik olarak aşağıdaki alanlarda faaliyetlerini sürdürmektedir:
Uluslararası Birim Sistemi’ndeki (SI), basınç biriminin (Pa) oluşturulması için gerekli olan birincil seviye referans ölçüm sistemlerini kurmak,
Oluşturulan birincil seviye referans basınç ölçüm sistemlerinin, uluslararası alanda beyan edilen kapsamlarda ve belirsizlik değerlerinde çalışır durumda muhafaza edilmeleri ve bu sistemlerle ülke içindeki cihazları kalibre etmek suretiyle oluşturulan ölçüm skalasını kalibrasyon ve ölçüm laboratuvarlarına aktarmak, ulusal ölçüm standartlarının ve ülkemizdeki basınç ölçümlerinin Uluslararası Ölçüm Birliği Sistemi’ne entegrasyonunu ve tanınırlığını sağlamak,
Endüstriden gelen talepler doğrultusunda eğitim ve danışmanlık hizmetlerini vermek,
Ölçme alanında ulusal yeterliliğe yönelik, uluslararası tanımına uygun olarak ulusal ölçüm standartları geliştirmek,
Ülke genelinde ölçüm birliğini sağlamak suretiyle bilim ve teknoloji alanında rekabet gücüne katkıda bulunmak, bu amaçla laboratuarlar arası karşılaştırma ölçümleri düzenlemek,
Ulusal ürünlerin uluslararası rekabet gücünü arttırmak için metroloji altyapısının gelişimine destek vermek,
Yaşam kalitesinin artmasına katkıda bulunmak için toplumda metroloji kültürünü yaymaktır,
Uluslararası karşılaştırmalı ölçümlerde ve teknik komitelerde (EUR AMET) UME’yi temsil etmek,
Ülke ihtiyaçları ve bilimin gelişmesine paralel olarak Ar-Ge faaliyetlerini artırarak ulusal sanayiyi desteklemek ve dışa bağımlılığı azaltmak.
ÖLÇÜM VE KALİBRASYON SİSTEMLERİ
TÜBİTAK Ulusal Metroloji Enstitüsü (UME) bünyesinde bulunan Basınç Grubu Laboratuvarları, basınç metrolojisi konusunda kütle ve türetilmiş büyüklükler kapsamında BIPM / CMC (Kalibrasyon ve Ölçüm Kabiliyetleri) tablolarında toplam 12 adet ölçüm büyüklüğü ile yer almaktadır. Kalibrasyon ve ölçüm olanakları arasında, pistonlu basınç standartları (deadweight), basınç kalibratörleri, sayısal ve analog manometre, basınç dönüştürücüleri, air data test set, kapasitans manometre, pirani, ısılçift, ısıl iletkenlik, sıcak(hot)-soğuk(cold) katot iyonizasyon ölçer ve döner rotorlu tip vakum ölçer kalibrasyonları bulunmaktadır.
UME de yüksek basınç ölçümleri pnömatik (gaz veya hava ile çalışan ) sistemlerde 20 Pa – 100 MPa aralığında, hidrolik sistemlerde 8x10 5 Pa - 500 MPa aralığında gerçekleştirilmektedir.
Basınç Laboratuvarı’nda referans cihaz ve sistemler olarak, birincil seviye basınç ölçüm cihazları olarak da bilinen pistonlu basınç standartları (dead weight tester) kullanılmaktadır. 44’ü aşkın referans cihaz ve sistemleri ile alanında yüksek teknolojiye sahip cihaz ve sistemlerle donatılmış laboratuvarlar arasında bulunmaktadır. Ayrıca kalibre edilecek cihazın belirsizliği göz önünde bulundurularak yüksek doğrulukta kalibratörler de kullanılmaktadır.
Bu alanda gerçekleştirilen kalibrasyonlar;
Pistonlu basınç standartlarının kalibrasyonu (piston-silindir ünitesinin efektif alan değerinin belirlenmesi)
Kalibratör kalibrasyonları
Anolog ve sayısal göstergeli basınç ölçerlerin kalibrasyonu (gage/mutlak basınç)
Pnömatik sistemlerde basınç aralığı 5 Pa- 100MPa dır. Referans olarak pnömatik pistonlu basınç standardının kullanıldığı bir kalibrasyonda, air data test sistemi kalibrasyon düzeneği Şekil 1’de görülmektedir.
Şekil 1 Pnömatik Pistonlu Basınç Standardının Kullanıldığı Kalibrasyon Düzeneği
Şekil 2’de otomatik kütle yüklemeli pistonlu basınç standardı kalibrasyon sistemi görülmektedir. Bu sistemle 7 MPa basınca kadar bağıl ve mutlak basınç ölçümleri yapılabilmektedir. Sistemle beraber kullanılan bir yazılım sayesinde kalibrasyonlar tam otomatik olarak yapılabilmektedir.
Şekil 2 Tam Otomatik Kütle Yüklemeli Pistonlu Basınç Standardı
Bağıl, mutlak ve mutlak fark basınç ölçümlerinde kullanılan 1 Pa ile 15 kPa arasında düşük basınç ölçümleri yapabilen FPG (Force Balanced Piston Gauge) Sistemi Şekil 3.’te verilmiştir.
Şekil 3. FPG (Force Balanced Piston Gauge) Sistemi
200 mbar a ile 1040 mbar a arasında ölçüm yapabilen barometrik basınç ölçüm sistemi Şekil 4’te verilmiştir.
Basınç veya yoğunluğun, standart atmosfer basıncın altında olduğu gaz ortamına “vakum” denir. Vakum ölçümleri SI birimi “Pascal (Pa)”dır. “Torr (mmHg)” birimi de sıklıkla kullanılmaktadır.
Vakum laboratuvarında birincil seviye ölçümler “Çok Aşamalı Statik Genleşme Sistemi (Multi-Stage Static Expansion System-MSSE1)” kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Endüstrinin ihtiyaç duyduğu vakum kalibrasyonları ise “Vakum Ölçer Metroloji Sistemi (VGMS)” kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
1 x 10 -4 Pa -1,33 x 105 Pa çalışma aralığında gerçekleştirilen kalibrasyonlar için bağıl belirsizlik aralığı 8,3 x 10-2 Pa -7,9 x 10-3 Pa olarak verilir. Kalibrasyonu gerçekleştirilen vakum ölçer tipleri aşağıda verilmiştir:
Pirani ve Isılçift vakum ölçerler,
Kapasitans diyafram tip (CDG) manometreler,
Sıcak ve soğuk katot iyonizasyon vakum ölçerler,
Döner rotorlu tip (SRG) vakum ölçerler.
Laboratuvarımız vakum ölçümlerinde aşağıda verilen kapsamlarda TÜRKAK tarafından 2005 yılında akredite edilmiştir.
Ölçüm Büyüklüğü ve
Kalibre Edilen Cihazlar
Ölçüm Aralığı
Kalibrasyon ve Ölçüm Yeteneği
(Genişletilmiş Ölçüm Belirsizliği (k=2) ,
p (Pascal)
Mutlak basınç / Pa / Pirani, Isılçift ve Isıl iletkenlik tipi vakum ölçerler
1 x 10-2 Pa - 1,3 x 105 Pa
4,1 x 10-2 x p - 7,0 x 10-3 x p
Mutlak basınç / Pa / Kapasitans manometre (CDG)
1 x 10-2 Pa - 1,3 x 105 Pa
2,4 x 10-2 x p – 7,9 x 10-3 x p
Mutlak basınç / Pa / Soğuk Katot ve Sıcak Katot Tip Vakum Ölçerler
1 x 10-4 Pa - 1 x 10-1 Pa
1,1 x 10-1 x p - 3,0 x 10-2 x p
Mutlak basınç / Pa / Döner Rotorlu Tip Vakum Ölçer
1 x 10-4 Pa - 1 x 10-1 Pa
8,3 x 10-2 x p - 2,4 x 10-2 x p
Vakum ölçümlerinde kullanılan birincil seviye olarak çok aşamalı statik genleşme sistemi sistemi kullanılmaktadır.
Basınç aralığı : 9 x 10-4- 103 Pa mertebesindedir. Kalibrasyon imkanları : İkincil seviye vakum ölçer kalibrasyon sisteminde kullanılan transfer standartların (Döner rotorlu tip vakum ölçer (SRG), kapasitans diyafram tip manometre (CDG) ve sıcak-soğuk katot iyonizasyon vakum ölçer kalibrasyonları yapılmaktadır. Sistem Şekil 5’te görülmektedir.
Şekil 5 Çok aşamalı Statik Genleşme Sistemi
Endüstrinin ihtiyaç duyduğu vakum ölçümleri ise Vakum Ölçer Kalibrasyon Sistemi (Vacuum Gauge Metrology System-VGMS) kullanılarak yapılmaktadır.
Basınç aralığı: 1 x 10-4 Pa - 1,33 x 105 Pa
VGMS, Şekil 6’de görülmektedir.
Şekil 6 Vakum Ölçer Kalibrasyon Sistemi
RGA (Residual Gas Analyzer) çeşitlerinden biri olan Quadrupole Kütle Spektrometre (QMS-Quadrupole Mass Spectrometer), çelik işleme, ilaç üretimi, gaz karışım ve saf gaz dolumu, nükleer yakıt üretimi gibi endüstriyel alanların yanı sıra, parçacık hızlandırıcıları, yüksek vakum deneyleri gibi bilimsel çalışmalarda da yaygın olarak kullanılmaktadır. Kısmi gaz basıncı ölçümleri, vakum hacimlerinde gaz saflığının belirlenmesi ve vakum şartlarının gözlemlenmesi, salınım oranı (outgassing rate) belirleme, proses işleme ve kontrolü bazı kullanım amaçları olarak gösterilebilir. UME Vakum Laboratuvarı, Avrupa Metroloji Araştırma Projesi EMRP IND12 “Endüstriyel Uygulamalar için Vakum Metrolojisi” kapsamında QMS ölçümlerine 1-200 amu aralığında N2, Ar, He ve CO2 gazları kullanılarak devam etmektedir.
Şekil 7 Dinamik Vakum Sistemi
Avrupa Metroloji Araştırma Projesi EMRP IND12 “Endüstriyel Uygulamalar için Vakum Metrolojisi” kapsamında MSLD (Mass Spectrometer Leak Detector) karakterizasyon çalışmaları yapılmaktadır. He Leak (Sızıntı) standartları oluşturulmuştur. 10-7 mbar·l/s – 10-2 mbar·l/s sızıntı oranı aralığında He sızıntı standartları kalibrasyonları ve He sızıntı detektörü karakterizasyonlarına yakın zamanda başlanacaktır.
Şekil 8 Sızıntı Ölçümleri
EĞİTİM VE DANIŞMANLIK HİZMETLERİ
Laboratuvarımız basınç ve vakum metrolojisi, kalibrasyon metotları, ölçüm teknikleri ve belirsizlik hesapları ile kuruluşların laboratuvar kurma ve laboratuvar akreditasyonu aşamasında ihtiyaç duyduğu teknik kriterler konularında danışmanlık hizmeti vermektedir.
Laboratuvarımız sahip olduğu bilgiyi endüstriye transfer etmek amacındadır. Karşılaşılan sorunların çözümü için laboratuvarımızın bizzat ziyareti ile sorunların UME’ de ya da yerinde çözülmesi mümkün olabilmektedir.
Basınç Grubu Laboratuvarı gelen talepler doğrultusunda aşağıdaki eğitimleri vermektedir.
G2VK-010 : Vakum Metrolojisi Eğitimi
G2BA-010 : Analog veya Sayısal Göstergeli Basınç Ölçerlerin Kalibrasyonu Eğitimi
G2BA-020 : Pistonlu Basınç Standartlarının Kalibrasyonu Eğitimi
G2BA-030 : Basınç Dönüştürücülerin Kalibrasyonu Eğitimi
G2BA-040 : Pistonlu Basınç Standartları Eğitimi
İLERİYE YÖNELİK HEDEFLER
Basınç ve vakum teknolojileri ile ilgili olarak uluslar arası düzeyde ön planda yer alan temel stratejik hedefler şu şekildedir:
Yüksek basınç ölçümleri, yüksek basınç için hedef belirsizlik değerleri, crossfloating teknikleri, referans leak kalibrasyonu, kısmi basınç ölçümleri, XHV ölçümleri olarak belirtilmiştir. Şekil 7’de ise basınç ve vakum ölçümleri ile ilgili olarak belirlenen ulusal yol haritası yer almaktadır.
Şekil 9 Basınç ve Vakum Ölçümleri İçin Belirlenen Yol Haritası
Laboratuvarımızın stratejik hedefleri ise şöyle sıralanabilir:
Pistonlu basınç standartlarında efektif alan ve basınç deformasyon katsayısının boyutsal ölçümler yardımı ile belirlenmesine yönelik olarak hesap algoritmalarının geliştirilmesi
Dinamik basınç ölçümleri, leak ölçümleri, kısmi basınç ölçümleri ve QMS karakterizasyonu konularında EMRP projelerine katılmak
Çok amaçlı statik genleşme sisteminin otomatize edilmesi
BIPM ve EURAMET çatısı altında yapılan uluslar arası karşılaştırma ölçümlerine ihtiyaç duyulan alanlarda aktif katılım sağlamak
Uluslar arası işbirliği ve proje çalışmaları yürütmek
Teknik komite çalışmalarına ve bilimsel toplantılara katılmak
TÜRKAK ile yapılan işbirliği kapsamında, ihtiyaç duyulan alanlarda laboratuvarlararası karşılaştırma ölçümleri (LAK) düzenlemek
Paydaşlar toplantıları / çalıştay düzenlemek
Planlı eğitimler açmak
Danışmanlık ve denetçilik yapmak
Akademik ve popüler alanda teknik ve bilimsel yayın yapmak
Bilim toplum etkinlikleri ve tanıtım etkinliklerine destek vermek
İZLENEBİLİRLİK ZİNCİRİ
Basınç Grubu Laboratuvarı ölçüm yetenekleri;
Mutlak basınç 5x103 Pa – 7x106 Pa
Pnömatik bağıl basınç 20 Pa – 2x107 Pa
Hidrolik bağıl basınç 8x105 Pa – 5x108 Pa
Negatif bağıl basınç 1x104 Pa – 1x105 Pa
Vakum 1x10-5 Pa – 1x105 Pa
basınç aralığındadır. Şekil 10 ’da ve Şekil 11 ’de TÜBİTAK UME Basınç Laboratuvarının izlenebilirlik zincirine yer verilmiştir.
G2BA-E1-01 Ulusal basınç standartlarının ve transfer standartların kurularak laboratuvara entegrasyonları, ve sistem karakterizasyonlarının gerçekleştirilmesi
TÜBİTAK UME
2006-2010
Uluslararası Araştırma projesi
EUROMET-740 İdeal geometriye sahip olmayan piston-silindir ünitesinin efektif alan değerlerinin boyutsal ölçümler yardımıyla belirlenmesi
Fransa/LNE, İtalya /IMGC-CNR, Hollanda/NMI, Almanya/PTB, Slovakya/SMU, Türkiye/UME
2004-2005
Uluslararası Araştırma projesi
EUROMET-834 5 MPa – 35 MPa basınç (hidrolik sistem) aralığında piston-silindir ünitesi efektif alanı A0 ve basınç distorsiyon katsayısının belirlenmesi
Romanya/INM, Türkiye/UME
2005-2006
Uluslararası Araştırma projesi
EUROMET-861 0,04 MPa – 1,75 MPa basınç aralığında piston-silindir ünitesi efektif alanı A0 ve basınç distorsiyon katsayısının belirlenmesi
Fransa/LNE, Türkiye/UME
2006-2007
Uluslararası Araştırma projesi
EUROMET-499 Basınç standartlarında kavramlar, problemler ve deneyimler üzerine bilgilerin paylaşılması
