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2.5 CONCEPTOS BASICOS EN LAS MEDICIONES DINÁMICAS

Las características dinámicas se refieren al comportamiento entre el momento en que cambia el valor de entrada y cuando el valor que produce el sistema de medición logra su valor de estado estable. Las características dinámicas se expresan en función de la respuesta del transductor a entradas con determinadas formas. Cuando la forma de entrada es del tipo escalón se determinan las características para la respuesta en el tiempo y cuando la entrada es una función senoidal se determina la respuesta en frecuencia.

- RESPUESTA EN EL TIEMPO

Muchas mediciones experimentales se realizan en circunstancias tales, que se cuenta con suficiente tiempo para que el sistema de medición alcance el estado estacionario y por lo tanto, no es necesario preocuparse del comportamiento bajo condiciones de estado no estacionario.

De esta figura se desprenden las siguientes definiciones: 1. Tiempo de respuesta: Es el tiempo que transcurre después de aplicarse una entrada constante de entrada escalón unitario, hasta que el sistema produce una salida correspondiente al 95% del valor de la entrada. Por ejemplo, si un termómetro de mercurio en tubo de vidrio se pone en un líquido caliente transcurrirá un lapso apreciable, quizás 100 s o más, antes de que el termómetro indique el 95% de la temperatura real del líquido. 2. Constante de tiempo. Es el 63.2 % del tiempo de respuesta. La constante de tiempo es una medida de la inercia del sistema y de qué tan pronto reaccionará a los cambios en su entrada; cuanto mayor sea la constante de tiempo más lenta será su reacción ante una señal de entrada variable. Por ejemplo al accionar la llave del agua caliente en la regadera la respuesta en cambio de temperatura del agua se hará presente después de 4 constantes de tiempo del sistema. Para explicar el comportamiento en forma matemática de la constante de tiempo se recomienda ver bibliografía especializada como Sistemas Automáticos de Control de B. Kuo Editorial McGraw-Hill 7a Edición 1996 3. Tiempo de subida. Es el tiempo que requiere la salida para llegar a un porcentaje especificado de la salida en estado estable. Es común que el tiempo de subida se refiera al tiempo que tarda la salida en subir de 10% a 90% o 95% del valor en estado estable. 4. Tiempo de estabilización. Es el tiempo que tarda la salida en estabilizarse a un porcentaje de un valor determinado, por ejemplo, dentro del 2% del valor en estado estable o valor final..

2.4 Sistemas de unidad de medición

- Conversión de unidades A menudo es necesario convertir cantidades físicas de un sistema de unidades a otro, existe para facilitar este proceso software particularmente desarrollado para este propósito En las referencias bibliografías se señalan direcciones de Internet en donde se puede conseguir software conversor de unidades.

- SISTEMA INGLES Tiene como unidades básicas de longitud masa y tiempo a el pie, la libra y el segundo respectivamente Aunque las medidas de longitud y peso son un legado de la ocupación Romana de Gran Bretaña y por tanto están definidas rudimentariamente como:

- SISTEMA INTERNACIONAL El sistema internacional MKSA de unidades se adoptó en 1960 por la Decimoprimera Conferencia General de Pesas y Medidas bajo el nombre de Sistema Internacional de unidades (SI). El sistema SI está reemplazando a los demás sistemas en los países que usan el sistema métrico y su amplia aceptación relega a los otros sistemas a una eventual obsolescencia.

2.3 Calibración

Estándares

Con objeto de obtener resultados de medición, consistentes. Es necesario establecer ciertas unidades patrón o estándares, pudiendo estos ser de longitud, peso, temperatura, tiempo y magnitudes eléctricas entre otras. En México es el Centro Nacional de Metrología quien tiene la responsabilidad de mantener esos estándares, en los Estados Unidos de Norteamérica es el Nacional Bureau of Standard.

- Patrones secundarios Los patrones secundarios son aquellos que se obtienen a partir de la comparación directa con los patrones primarios y son los que normalmente tienen los centros nacionales de calibración. - Patrones de trabajo Los patrones de trabajo son unidades de medida que se han calibrado precisamente en estos centros de calibración, ya sea nacionales o extranjeros. - Concepto de error en la medición Error: Es el grado de desviación de una medida física con respecto al valor aceptado Errores humanos: En esta categoría destaca el error de paralelaje o paralelas que se comete cuando lo visual del observador no incide perpendicularmente con la superficie de la escala de un medidor de aguja. Errores sistemáticos: Es aquel que permanece constante en una medición, se debe fundamentalmente a los aparatos o instrumentos utilizados para efectuar la medición. Generalmente provienen del desgaste o defecto propio del instrumento y el efecto del medio ambiente en el equipo. Errores aleatorios: Es aquel que varía en cada medición y cuyas causas no se pueden establecer, con frecuencia se debe a la persona que lo efectúa. Errores de instrumentación: Es el que se comente cuando se realiza una mala selección de los instrumentos que intervienen en una medición, siempre se deben de considerar las características de exactitud, precisión, resolución y sensibilidad adecuadas para una aplicación en particular.

Permite verificar el instrumento contra un patrón o estándar conocido y conocer al menos las características de comportamiento respecto a su exactitud, precisión, resolución y sensibilidad. Lo que permitirá la mejor toma de decisión respecto a su aplicación y uso.

6. Sensores de presión Los sensores de presión se calibran mediante un probador de peso muerto.

5. Indicadores de presión En los indicadores de presión de baja capacidad se pueden usar pesos patrón.

3. Circuitos de un puente de Wheatstone La salida de un puente de Wheatstone se puede verificar al colocar y medir una resistencia patrón en uno de sus brazos.

2. Amperímetros Se verifican utilizando como referencia amperímetros patrón.

1. Voltímetros Se verifican utilizando como referencia voltímetros patrón o celdas patrón que producen f.e.m. en la norma.

2.2 Definición de Términos

Sensibilidad

La sensibilidad es la relación de la señal de salida o respuesta del instrumento al cambio de la entrada o variable medida

En lo general la sensibilidad de un instrumento debe ser siempre mejor que la resolución del mismo. Esto es por ejemplo para una resolución en un voltímetro de 0.001 V su sensibilidad deberá ser de al menos de 0.0001 es decir 10 veces mejor para poder estar cierto de que la indicación del instrumento es verdadera.

Cifras significativas

Una indicación de la precisión de un instrumento se obtiene a partir del número de cifras significativas con las cuales se expresa una lectura, las cifras significativas dan información con respecto al grado de precisión de las mediciones de una cantidad.

Para determinar la resistencia de un foco de luz eléctrico, se midió el voltaje de entrada con un voltímetro en una escala de 0 a 200 V y una resolución de 0.1 V, también se midió la corriente de operación con un amperímetro en la escala 0 a 20 A con una resolución de 0.01 A. Con cuantas cifras significativas se debe de reportar el resultado obtenido para el valor de la resistencia si se calcula con la formula de la Ley de Ohm. V = 123.7 y I = 0.67

Resolución

La resolución de un instrumento es el cambio más pequeño en el valor medido para el cual el instrumento responderá o de otra manera: la resolución de un instrumento es la escala en que se resuelve una medición.

Para el caso de un voltímetro digital de 3 ½ dígitos, se tienen las escalas y lecturas que se muestran en la tabla 2.1, ¿Cuál es la resolución del instrumento?

Precisión

La precisión de un instrumento es la habilidad para repetir la misma medida respecto a la misma entrada.

Se aplica la formula de desviacion estandar y el resultado se multiplica por 3.

Determinar la precisión para el voltímetro que da como lectura promedio, después de efectuar la medición varias veces, 12.5 V. Cuando se le aplica a la entrada un voltaje patrón de 12.00 V.

Exactitud

La falta de coincidencia de la lectura (valor medido Vm) respecto a una entrada conocida. (valor patrón Vp).

Determinar la exactitud en % de error de un voltímetro que da como lectura promedio, después de efectuar la medición varias veces, 12.5 V. Cuando se le aplica a la entrada un voltaje patrón de 12.00 V.