1 / 41

Viikko 6: Koe, mittaus ja demonstraatio

Viikko 6: Koe, mittaus ja demonstraatio. sami.franssila@aalto.fi. Kertausta : Natural experiments. New Scientist 5.10.2013 Thaimaan patoaltaan saaret : Tutkittiin nisäkkäiden eloonjäämistä saaren koon funktiona : 0.3 ha – 56.3 ha. 5 vuotta , <10 ha saarilta nisäkkäät hävinneet

shada
Download Presentation

Viikko 6: Koe, mittaus ja demonstraatio

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Viikko 6:Koe, mittaus ja demonstraatio sami.franssila@aalto.fi

  2. Kertausta: Natural experiments • New Scientist 5.10.2013 • Thaimaanpatoaltaansaaret: • Tutkittiinnisäkkäideneloonjäämistäsaarenkoonfunktiona: 0.3 ha – 56.3 ha. • 5 vuotta, <10 ha saariltanisäkkääthävinneet • 10 vuotta, kaikiltasaarilta (muttarottiauinut) • Jared Diamond; myrkytys, 4 saarta

  3. Kertausta: ihmistieteet • AlkoholintuontiVirosta, • Talouselämä 11.10.2013 • “Virallinentilastolähteesiitä, ettäsuomalaisetkertovatkyselijällerehellisestiVirostatuomansaalkoholimäärän”. • “Pitäämuistaaettä on haastateltu 26 000 henkilöä”

  4. Kertausta: voittajankirous ”SRV on päättänyt alentaa arvoasuntojensa hintoja Helsingin Töölössä. Keskimäärin alennukset ovat noin kahdeksan prosentin tasolla.” ”Asuntojen kokonaishinta nousi liian korkealle muun muassa huutokaupalla määritellyn rakennusoikeuden hinnan takia.”Talouselämä 15.10.2013

  5. Kertausta: Ydinvoimalanhinta • Tulot = Käyttökulut + ostohinta + vuotuinentuotto • 1200 MW*2.6*105 h = 300 000 MWh (30 vuotta) • Sähkönhinta 70 €/MWh (=7 c/kWh) • Tulot: 22 miljardia/30 vuotta • 22 000 M€ = 30*100M€ + X + 0.07X*30 • X = 6.1 mrd € • Ydinvoimalanhinta: (Talouselämä 11.10.2013) • Pyhäjoki 1200 MWe = 5,6-5,8 mrdeuroa • Aiemminilmoitettu 4-6 miljardia

  6. Kaikkea voi mitata • Mutta mitata kannattaa vain, jos mittauksen perusteella tehtävä päätös on arvokkaampi kuin mittaukseen käytetty raha. • Aallon opetuksen laatuarvion pohjalta ei tehty mitään päätöksiä, mutta toisaalta projektipäällikkö ei tiennyt paljonko projekti maksoi.

  7. Kokeilijan dilemma Silloin kun oletensimmäinenmaailmassamittaamassajotain, mistävoittietääettämittasitoikein ?

  8. Römer: valon nopeus

  9. Valon nopeuden mittaustarkkuus 1638 Galileo >10 äänen nopeus 1675 Römer 200,000 km/s 1728 Bradley 301,000 km/s 1849 Fizeau 313,300 km/s 1862 Foucault 299,796 km/s 1879 Michelson 299,910±50 km/s 1883 Michelson 299,853±60 km/s 1906 Rosa & Dorsey 299,781±10 km/s. NIST (US) 299792.4574 ± 0.0011 km/sNPL (UK) 299792.4590 ± 0.0008 km/s

  10. Mittauksen käsitteitä • Dynaaminen alue: • kuumemittari 10 K • meteorologinen lämpömittari 100 K • teollisuuslämpömittari 1000K

  11. Mittauksen käsitteitä Tarkkuus (accuracy) Täsmällisyys (precision)

  12. Toistot Montako mittausta tarvitaan ? Kaksi ? Neljä ? Kymmenen ? Sata ? Tuhat ? Miljoona ?

  13. Higgsinbosoninlöytäminen CMS collaboration

  14. Higgs (2)

  15. Hintakäyrän mittaaminen Mihin hintaan asti tuotteiden laatu paranee? • Farkut • Kynä • Lenkkarit • Kännykkä • Paistinpannu • Fillari Socrative: yksi numero, ei mitään muuta

  16. Mittauksen käsitteitä - 4S • Mittausanturin vaatimukset: • Sensitivity • Selectivity • Speed • Stability

  17. Signaali-kohinasuhde (SNR; S/N) A.J. Niskanen, T. Ylinen-Hinkka, S. Kulmala, S. Franssila: Thin Solid Films, 2009

  18. Detektioraja (LOD) Pienet signaalit ovat kohinaisia, siksi pitää määritellä milloin signaali on luotettava. Yksi yleinen määritelmä on S/N>3, eli signaali on vähintään 3 kertaa kohinaa suurempi. Tiina J. Kauppila, Ville Arvola, Markus Haapala, Jaroslav Pol, Laura Aalberg, Ville Saarela, Sami Franssila, Tapio Kotiaho and Risto Kostiainen, RCM 2008

  19. SNR (2) Analysis of the cytochrome C trypticdigest. Nina Nordman, Tiina Sikanen, Susanna Aura, Santeri Tuomikoski, Katariina Vuorensola, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, Risto Kostiainen: Electrophoresis 2010

  20. SNR (3) Extracted ion electropherograms (EIE) of tramadol and its metabolites detected from a human urine sample Nina Nordman, Tiina Sikanen, Maria-Elisa Moilanen, Susanna Aura, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, Risto Kostiainen: J.Chromatography A, 2011

  21. Erotuskyky (resoluutio) MCE separation of FITC-labeled substance P (6-11), angiotensin I, and angiotensin II (all 200 μM) Tiina Sikanen, Susanna Aura, Liisa Heikkilä, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, and Risto Kostiainen, Anal.Chem. 2010

  22. Erotuskyky (2) MCE separation of FITC-labeled L-amino acids (all 50 μM) Tiina Sikanen, Susanna Aura, Liisa Heikkilä, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, and Risto Kostiainen, Anal.Chem. 2010

  23. Dekonvoluutio Päällekäin osuvien signaalien erottelu toisistaan. XPS analyysi orgaanisesta yhdisteestä.

  24. Vertailukohdan valitseminen Uusi SU-8 on yhtä hyvä kuin vanha lasinen (mutta sillä on muita hyviä ominaisuuksia joita lasilla ei ole). Tiina Sikanen, Santeri Tuomikoski, Raimo A. Ketola, Risto Kostiainen, Sami Franssila and Tapio Kotiaho, Lab Chip, 2005

  25. Vertailukohdan valitseminen (2) Uusi menetelmä on parempi kuin vanha. Pekka Östman, Seppo J. Marttila, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, and Risto Kostiainen, Anal.Chem. 2004

  26. Vertailukohta (3) Effect of substrate topography on signal intensity of des-arg9-bradykinin (10 pmol) Toimenpide aiheittaa efektin; ilman käsittelyä huonompi. Ville Jokinen, Susanna Aura, Laura Luosujärvi, Lauri Sainiemi, Tapio Kotiaho, Sami Franssila, and Marc Baumann: 2009 American Society for Mass Spectrometry.

  27. Toistettavuus ja lineaarisuus In repeatability studies five replicate analyses from the spiked tomato samples were carried out at low concentration levels (0.05 and 0.5gmL−1) which are approximately 10–100 times higher than the respective LODs of the pesticides. Anneli Kruve, Markus Haapala, Ville Saarela, Sami Franssila, Risto Kostiainen, Tapio Kotiaho, Raimo A. Ketola: Anal.Chim.Acta 2011

  28. Lineaarinen alue

  29. Referenssinäyte Mitataan tunnettu näyte samalla menetelmällä kuin tutkittava näyte. Referenssinäytteen konsentraatio tunnetaan, ja sillä voidaan kvantifioida tutkittava näyte. Varmistaa mittalaitteen toimivuuden.

  30. Kalibrointikäyrä Tunnetuilla konsentraatioilla tutkitaan mitä mittari näyttää, ja tuntemattoman näytteen tulos katsotaan kalibrointikäyrältä. A.J. Niskanen, T. Ylinen-Hinkka, S. Kulmala, S. Franssila: Sensors and Actuators B, 2011

  31. Sisäinen referenssi Esimerkiksi doping-näytteeseen laitetaan jotain doping-ainetta muistuttavaa ainetta. Tämä aine sitoutuu esim. koeputken seinään ja kaasu-kromatografin putkiin samalla tavalla kuin doping-aine, ja se hajoaa valon vaikutuksesta samalla tavalla kuin doping-aine, jne. Sitä ei ole elimistössä luonnollisesti. Kun sisäinen referenssi tulee mittauksessa esiin, tiedämme että mittaus on kunnossa. Sisäisen referenssin konsentraatio mahdollistaa kvantifioinnin.

  32. Jäljitettävyys Kun S. Franssila mittaa elektronimikroskoopilla viivanleveydeksi 250 nm, kuinka tarkka tulos on ? ”Alkuperäinen metri” Kansallinen mittanormaalilaboratorio Kalibrointilaboratorio Mikroskoopin valmistajan referenssi Mikroskoopin mitta-asteikko

  33. Kvantitatiivinen vs. Kvalitatiivinen Kvantitatiivinen analyysi osoittaa esim. doping-aineen konsentraation virtsanäytteessä, ja jos raja-arvo ylittyy, seuraava rangaistus. Kvalitatiivisessa analyysissa mitataan biomarkkerin X esiintyvyyttä: tuloksena on silloin esim. 35% mosabikilaisista tytöistä kärsii aliravitsemuksesta. Kvalitatiivinen on usein paljon helpompi/halvempi/nopeampi mittaus.

  34. Näytteenotto ja edustavuus Otetaan Hanasaaren 300 000 tonnin hiilikasasta tusina milligramman painoista näytettä ja mitataan hiilen polttoarvo niistä. Otetaan vanhalta tehdasalueelta kaksi näytettä ja mitataan niistä onko maa saastunut PCB-päästöistä. Mitataan säätä Kaisaniemessä ja nähdään siitä ilmastonmuutos. Vertaillaan yhden helsinkiläisen ja yhden berliiniläisen ruokakaupan ostoskorien hintoja.

  35. Näytteenotto ja edustavuus (2) Tehdään gallup soittamalla lankapuhelimeen. Haastatellaan kuutta teekkaria seksistä ja julkaistaan raportti opiskelijoiden seksielämästä. Pyydetään ihmisiä vastaamaan nettisivulla kyselyyn. Haastatellaan poliiseja ja sosiaalityöntekijöitä prostituution ongelmista.

  36. Myytinmurtajat • nahkakanuuna • uppoavan laivan imu • vesihiihtäminen kilpasoutuveneen perässä • auton syttyminen palavasta bensavanasta • ikkunan läpi hyppäämisessä syntyvät vammat

  37. Myytinmurtajat (2) Onko 50 km/h tunnissa nokkakolari sama kuin 100 km/h betoniseinään ? Kummalla tulee pahempi vahinko: tyhjällä vai täydellä viinapullolla päähän löytäessä ? Onko ravistetun ja sekoitetun martinin välillä eroa? Kuinka torakat, hedelmäkärpäset ja jauhokuoriaiset selviävät radioaktiivisesta säteilystä ?

  38. Myytinmurtajat (3) Onko parempi lyödä golfpallo suoraan oksien läpi kuin kiertää se, koska puun oksistosta 90 % on ilmaa ? Murrettu Aluksi Tory löi 10 palloa, joista 6 meni läpi, 2 otti oksiin kiinni ja 2 kimposi puun rungosta. Grant rakensi lyöntirobotin, joka sai vain 24 palloa sadasta oksien läpi. Tory kilpaili robottia vastaan ja löi 27 palloa sadasta läpi.

  39. Demonstraatio Yksi ”koe”: jos onnistuu, ilmiö on ”todistettu”. Saksalainen ydinjätejunatörmäysdemo: uraaninkuljetussylinteri ei vaurioitunut törmäyksessä. ICI: syttymätön lentobensiini: Boeing 707 lentokone radio-ohjattiin maahan, kesti 4 minuuttia ennen kuin bensa leimahti.

  40. Kotitehtävä: Ympäristömittausprojekti 8 ryhmää: CO2 8 ryhmää: Envirometer (lämpötila, kosteus, valaistus, äänenvoimakkuus) Deadline projektiehdotustentekemiseen 25.10 klo 13.15. Lyhyetprojektikuvauksetsami.franssila@aalto.fi Meilinotsikoksi AAAK Ympäristömittaus 22.11 loppuraporttiposterina.

  41. Kotitehtävä 2 Hankkikaa näytteitä Itämeren vedestä. Mittaamme ensi viikolla Itämeren suolapitoisuuden.

More Related