I dag har Justervesenet mange oppgaver i tillegg til nøyaktig kalibrering og regelmessig kontroll av måleutstyr. Det gjelder bl. a. rådgiving, forskning, opplæring, internasjonalt samarbeid og lovarbeid.
Kontroll med måling og veiing i Norge har tradisjoner tilbake til før Magnus Lagabøtes landslov i 1274 [1]. Magnus prøvde å innføre felles enheter over hele landet og kontroll med at måleutstyret var riktig. Sysselmennene hadde ansvar for årlig kontroll av vekter og lodd hos handelsmenn og bønder i sitt distrikt. Sysselmennene hadde sine målenormaler med på tinget og fikk dem kontrollert mot lagmannens nøyaktigere normaler.
Men loven fungerte ikke så bra i praksis: Andre enheter ble brukt, og verdiene varierte fra landsdel til landsdel og skapte et forvirrende rot, godt egnet for svindel utført av lure handelsmenn.
Astronomen Ole Rømer* laget et dansk-norsk målsystem som ble lov i 1698. Det var ikke så mye enklere enn Magnus' system, men nå var det sterke sentrale myndigheter som håndhevet det. Normalene ble oppbevart i København, så dit måtte man reise for nøyaktig kalibrering.
Norsk styring på mål og vekt: Justervesenet etablert i 1832
Etter at Norges union med Danmark var slutt i 1814, benyttet den dyktige fysikkprofessoren Christopher Hansteen anledningen til å lage et eget ”norsk” målsystem som ble lovbestemt i 1824. Svingetiden for en pendel avhenger av lengden på snoren som pendel-loddet henger i, og Hansteen definerte en ”norsk fod” slik: ”12/38 av Længden paa den enkelte Pendul der ved 45 grader nordlig Bredde, ved Havets Overflade i lufttomt Rum, gjøre een Svingning i een Secund af Middeltid”.
Som en del av Hansteens lov ble Justervesenet startet. ”Reglement for Justeervæsenet” ble vedtatt ved Kgl. res. 6. juli 1832. Ordet justering kommer fra jus og justus (latin) som betyr rett, rettferdig. Her betyr det å kontrollere riktigheten av. Det er synd at ordet justering i daglig tale har fått en litt annen mening, nemlig å endre innstilling på et måleinstrument slik at det viser mest mulig riktig. Dette kalles innregulering av måleteknikere.
Justervesenets oppgaver var i hovedsak å produsere, kontrollere og kalibrere målenormaler, som ble solgt til borgermestere, rådmenn og byfogder omkring i landet. Disse kontrollerte politiets normaler, og politiet utførte kontrollen med handelsmennenes vekter og målekar.
Fra fransk revolusjon til Meterkonvensjon
Andre land hadde andre målsystemer. Ettersom tiden gikk, økte handelen over landegrensene. Forvirring og juks ved mål og vekt i handelen økte også, på grunn av forskjellen på systemene og kompliserte omregninger. Behovet for internasjonalt samarbeid og felles målsystem økte.
Franskmennene var pionerene. Under revolusjonen på 1790-tallet definerte de en ny lengeenhet og kalte den meter (metron = mål eller måleredskap på gresk). Meteren skulle være 1/10 000 000 av avstanden fra ekvator til Nordpolen og hadde dekadisk inndeling for første gang, i desimeter, centimeter, kilometer osv. Enheten gram var definert som massen av rent vann i en kube med side 1 cm.
For å finne den nøyaktige avstanden fra ekvator til Nordpolen ble det gjort landmåling (triangulering) og astronomiske målinger langs en meridian fra Dunkerque til Barcelona. Arbeidet tok 7 år! Men resultatet, sammenliknet med dagen hypernøyaktige satellittmålinger, var en lengde for meteren som avvek fra definisjonen med bare 0,229 mm. En fantastisk bragd!
Det tok nær 100 år for verden å akseptere at dette var det beste utgangspunktet for et globalt målsystem. 20. mai 1875 ble "Meterkonvensjonen" vedtatt, og metrisk mål og vekt ble innført i Norge ved lov samme år. Det ble laget nøyaktige kopier av meteren og kilogrammet. under styring fra Meterkonvensjonens måleinstitutt Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) i Sevres utenfor Paris.
Norske riksprototyper sikret i Norges Bank
De norske eksemplarene, kilogram nr 36 og meter nr 3, figur 1, var meget verdifulle og ble plassert i Norges Bank, i et hvelv med fire låser. For å hente dem ut og kalibrere andre normaler mot dem, måtte justerdirektøren, riksarkivaren og to professorer møte fram samtidig med sine nøkler. Nå oppbevares normalene i Justervesenet; meteren på "museum" og kilogrammet fortsatt i bruk som nasjonal normal.
Til venstre: Detalj av den norske meter-riksprototypen. En meter var avstanden mellom to tynne streker, hvorav den ene er risset inn på det blanke området midt på bildet.
SI-systemet i stadig utvikling
I begynnelsen var det fire grunnenheter i det metriske systemet: enheter for lengde, masse, tid og temperatur. Deretter ble systemet utvidet med nye grunnenheter og avledede enheter, inntil det i 1960 fikk nær sin nåværende form: ”Système International” (SI). Seks av de syv grunnenhetene er nå knyttet til faste og upåvirkelige naturkonstanter, og enhetene ”realiseres” ved eksperimenter som kan gjentas hvor som helst. Bare kilogrammet er den opprinnelige, fysiske gjenstanden. Hvert 4. år møtes Generalkonferansen i Meterkonvensjonen og vedtar endringer i definisjoner og anbefalte målemetoder basert på ny viten og mer nøyaktige verdier for naturkonstantene. Tabellen nedenfor viser definisjonene som gjelder for grunnenhetene i SI-systemet i dag. Mange av definisjonene kan virke fjerne for legfolk, men de er laget slik fordi det gjør det mulig å måle enhetene, eller realisere dem, mest mulig nøyaktig. (Bortsett fra enheten for strøm, se nedenfor.)
Den norske kilogramprototypen, oppbevart under to glassklokker for å skjerme mot støv og smuss.
Tabell 1: Definisjoner av grunnenhetene i SI-systemet i 2007 [se
www.bipm.org ].
Størrelse | Enhet | Definisjon |
Masse | kg | Massen av den internasjonale prototypen i Paris. |
Lengde | m | Strekning lyset tilbakelegger i tomt rom på 1/299 792 458 sekund. |
Tid | s | 9 192 631 770 perioder av svingingene som svarer til overgangen mellom hyperfin-nivåene i grunntilstanden i 133Cs-atomet. |
Termodynamisk temperatur | K | 1/273,16 av den termodynamiske temperaturen for trippelpunktet for vann. 1 K = 1 oC |
Elektrisk strøm | A | Strøm som gir gjensidig kraft 0,2 mikronewton pr. meter når strømmen går gjennom to rettlinjede, parallelle, uendelig lange ledere i en meters avstand i tomt rom. |
Lysstyrke | cd | Lysstyrken i gitt retning, fra kilde som stråler monokromatisk lys med frekvens 540 THz, med strålingsintensitet 1/683 watt per steradian. |
Stoffmengde | mol | Stoffmengden av et system som inneholder så mange elementære enheter som det er atomer i 0,012 kg av karbon-isotopen . |
Norges nasjonale måletekniske senter på Kjeller
For å realisere enhetene med den høyest mulige nøyaktighet må man gjøre kompliserte målinger med avansert utstyr, i lokaler med strengt kontrollerte betingelser. I 1997 ble et nytt laboratoriebygg for Justervesenet innviet for dette formålet på Kjeller utenfor Oslo, figur 2. Bygget har mer enn 30 enkeltlaboratorier, spesielt konstruert for ulike typer måling. De har presis temperatur- og fuktighetskontroll og støvfiltrering. Noen av laboratoriene er elektromagnetisk skjermet. Noen har vibrasjonsdemping for nøyaktig veiing, osv. Tankbiler kan kjøre inn i en innendørs hall for kontroll, og flowmålere kan kalibreres under ulike forhold i et stort gjennomstrømningslaboratorium.
Foruten å være et av Europas best egnede bygg for nøyaktig måling,
har Justervesenets bygg også fått to priser for god arkitektur.
Tid måles med fire "atomur", basert på prosesser i cesium-atomet. Tidsintervall kan måles med måleusikkerhet omkring 1/10 000 000 000 (1 x 10
-10) sekund. Men det er vanskeligere å måle absolutt tid som hele verden er enige om, enn å måle tidsintervaller. For absolutt tid "samles tidsmålinger" inn til BIPM fra ca 250 atomur over hele verden, hvoriblant fra Justervesenet. BIPM finner gjennomsnittstiden og publiserer det som "verdens legale tid" (
Universal coordinated time, UTC). Denne tiden, korrigert med en time for Norges geografiske beliggenhet, finner du på forsiden av Justervesenets hjemmeside
www.justervesenet.no.
Lengde måles med lys fra en He/Ne laser, som er stabilisert mot en energiovergang i I2-gass så den gir en bølgelengde 633 nanometer.Nøyaktig måling av strøm etter definisjonen i tabell 1 ovenfor er ikke lett. I stedet måler man spenning og motstand og benytter Ohms lov. I et eksperimentelt utstyr som virker ved temperatur nær det absolutte nullpunkt kan man lage nøyaktige spenningstrinn ved hjelp av en kvantemekanisk effekt kalt Josephson-effekten. Motstandsmålingen skjer også ved temperatur nær absolutt nullpunkt, basert på en annen kvante-effekt: kvantisert Hall-effekt. Her "lages" en motstand som er svært nøyaktig og bare avhenger av faste og uforanderlige naturkonstanter. Andre motstander sammenliknes med denne. Måling av de viktigste elektriske enhetene gjøres med relativ måleusikkerhet ca. 10-9-10-8.
Nøyaktig temperaturmålinger er enklere forklart. De er basert på at rene stoff smelter og fryser ved faste, konstante temperaturer. Is, vann og vanndamp er i likevekt ved 0,01 oC eller 273,16 K ("trippelpunkt"). I Justervesenet har vi et sett med egnede elementer, bl. a. Ar, Hg, Al, Ag og Cu, som har smeltepunkt mellom -190 og +1084 oC og brukes til kalibrering av termometre. Vi oppnår en nøyaktighet på noen få tusendedels grader C. Ved høyere temperaturer brukes strålingstermometri.
Hvorfor trenger vi så nøyaktig måling?
For ”folk flest” kan det være vanskelig å skjønne hensikten ved å måle med så stor nøyaktighet. Grunnen til at også vanlige folk har nytte av nøyaktigheten i det nasjonale laboratoriet i Justervesenet, er at det i praksis er mange ledd i kalibreringskjeden fra nasjonal normal til bruksinstrument, som illustrert i figur 3 for lengdemåling. Gjennom kjeden øker relativ måleusikkerhet fra 10-11 til 10-4. På tilsvarende måte øker usikkerheten ved veiing av 1 kg fra ca 1/10 mg i Justervesenet masselaboratorium til 1 g i butikken på hjørnet. På enkelte områder trengs meget høy nøyaktighet også i forbrukeranvendelser, slik som ved GPS-navigasjonsutstyr, som måler tid for signaler fra satellitter med usikkerhet omkring 10-9 sekund.
Justervesenet har mange oppgaver
Blant vanlige folk er Justervesenet mest kjent for å utføre lovpålagt kontroll av alle målere brukt ved kjøp og salg, først og fremst vekter og bensinmålere. Men dette er bare en del av arbeidsoppgavene. Etaten har også ansvar for å forberede og i mange tilfeller vedta, ny lovgivning på området måling. Den er utpekt som teknisk kontrollorgan for mange typer måleinstrumenter. Instrumenter i laboratorier og næringslivet kalibreres med sporbarhet til de nasjonale normalene. Justervesenet har forsknings- og utviklingssamarbeid med industribedrifter og offentlige myndigheter. Noen eksempler: Nøyaktig størrelsesmåling av bitte små plastkuler kalt ”Ugelstad-kuler”, vurdering av neste generasjon fartsmålerutstyr for politiet, usikkerhetsberegning ved måling av CO2-utslipp fra oljeraffinerier og annen industri.
Justervesenet deltar i et omfattende internasjonalt samarbeid. Det er for å skape internasjonal tillit til landenes målekompetanse, og for forskningssamarbeid. Interessante forskningsprosjekter i Justervesenet inkluderer bl. a. instrumentkalibrering over Internett, supernøyaktige lavpris fotodetektorer, verdens mest nøyaktige måleutstyr for AC-strøm. Vi vil gjerne øke forskningssamarbeidet med andre miljøer og ha flere master- og doktorgradsprosjekter.
SI-systemet må pleies, og bruken må voktes
SI-systemet og Meterkonvensjonen har skaffet oss ett målsystem som hele verden aksepterer. Det kaoset som eksisterte tidligere, er vanskelig å sette seg inn i for oss i dag. Ett system gjør at en bildel laget Norge passer inn i en bil fra Tyskland, og et forskningsresultat fra USA kan bekreftes eller motbevises ved forsøk i Japan. Men for at systemet skal virke, må landene ha tillit til målinger i andre land. Det forutsetter nasjonale laboratorier med nasjonale normaler som stemmer over ens med SI-enhetene, og der andre laboratorier og bedrifter kan få kalibrert måleutstyr med sporbarhet til enhetene. Dette er Justervesenets oppgave i Norge: Yte måletekniske tjenester til næringsliv og myndigheter, samt skape tillit til norske måleresultater verden over.
Denne artikkelen ble skrevet i forbindelse med Justervesenets 175 årsjubileum i 2007.
Justervesenets bil for justering av bensinstasjonpumper.
Referanser
[1] Ragnhild Hutchison: ”Fra mangfold til enhet – Justervesenet og historien om mål og vekt i Norge” (Justervesenet, 2006).
[3] Leif Halbo: ”Kvalitetsstyring og måleteknikk – i laboratorium, produksjon og tjenestevirksomhet” (Gyldendal Akademisk, 2006).
* Ole Rømer (1644-1710) var den første som fant en tilnærmet riktig verdi for lysets hastighet. Det var i 1675, da han oppdaget uoverensstemmelsen i beregnet tid for jupitermånenes formørkelser.
Settes i egen ramme:
Enheter for vekt og volum i Magnus Lagabøtes lov:
· Vekt, diverse varer (korn, mel, fisk, jern, etc.): 1 skippund (148 kg) = 24 vetter; 1 vett = 28 ½ mark og 8 ertuger; 1 mark = 8 øre; 1 øre = 3 ertuger.
· Vekt av smør: 1 smørpund = 24 mark (1 bismerpund = 5,1 kg)
· Volum av gryn: 1 såld (97,2 l) = 6mæler; 1 mæle = 3 settunger (2 såld rug skal veie 1 skippund)
· Volum av honning, øl, tran, etc: 1 ask (10,8 l) = 4 boller; 1 bolle = 4 juster.
Tips: Mob. +47 480 68 283 // Tips på e-post: