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Instrumentación, control y metrología
Unidad 2
Unidad 2 – Medición de variables físicas
• Sistema internacional
• Conceptos de mediciones
• Características de instrumentos de medición
• Transductores
• Transmisores
• Incertidumbre de medición
Sistema internacional:
• Unidades de base
• Unidades derivadas
Unidades de base.
Sistema internacional
Magnitud
masa
tiempo
longitud
corriente eléctrica
temperatura termodinámica
intensidad luminosa
cantidad de sustancia
Unidad
kilogramo
segundo
metro
ampere
kelvin
candela
mol
Símbolo
kg
s
m
A
K
cd
mol
kilogramo
Es la masa igual a la del prototipo internacional del kilogramo.
(1a y 3a CGPM 1889 y 1901)
Patrón nacional de masa,
conservado en el CENAM.
Unidades de base.
Sistema internacional
segundo
Es la duración de 9 192 631 770 períodos de
la radiación correspondiente a la
transición entre los dos niveles hiperfinos del
estado fundamental del átomo de cesio 133.
(13a CGPM 1967)
Reloj atómico para la realización del segundo.
Unidades de base.
Sistema internacional
metro
Es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío en un lapso de (1/299 792 458) s.
(17a CGPM de 1983)
Láser de HeNeestabilizado
en frecuencia al yodo a
633 nm para la realización
del metro.
Unidades de base.
Sistema internacional
kelvin
Es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del
punto triple del agua.
(13a CGPM 1967)
Celdas del punto triple del agua.
Unidades de base.
Sistema internacional
Efecto Josephson para
la realización del volt (unidad de
la tensión eléctrica en
c. c.).
ampere
Es la intensidad de una corriente constante que mantenida entre dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud
infinita, de sección circular despreciable, colocados en el vacío separados 1 m uno del otro, producirá una fuerza de 2 X 10-7 N/m entre estos conductores.
(9a CGPM 1948)
Unidades de base.
Sistema internacional
candela
Es la intensidad luminosa en una dirección dada, de una fuente de radiación monocromática de frecuencia 540 X 1012 Hz y cuya intensidad energética en esa dirección es de 1/683 W/sr.
(16a CGPM 1979)
Lámparas y detectores fotométricos utilizados para conservar la candela.
Unidades de base.
Sistema internacional
Sistema nacional primario de titulación coulombimétrica a corriente constante del CENAM.
mol
Es la cantidad de sustancia de un
sistema que contiene tantas
entidades elementales como
número de átomos existen en
0,012 kg de 12C.
(14a CGPM)
Unidades de base.
Sistema internacional
Unidades derivadas.
En términos de las unidades base
Sistema internacional
Unidades derivadas. Con nombre especial
Sistema internacional
Unidades derivadas. Con nombre especial
Sistema internacional
Conceptos de mediciones:
• Magnitud
• Mensurando
• Magnitud de entrada
• Principio, método y procedimiento de medición
Magnitud.
Conceptos de mediciones
Atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede
ser distinguido cualitativamente y determinado
cuantitativamente.
Ejemplo: Temperatura, flujo, tiempo, tensión eléctrica,
presión, etc.
Mensurando.
Conceptos de mediciones
Magnitud particular sujeta a medición
Medición directa
La potencia eléctrica consumida
Medición indirecta
El volumen de un cilindro
d
h
4
2hd
Vπ
=
Magnitud de entrada.
Conceptos de mediciones
Magnitudes X1, X2, X3, ······, XN
de las que depende el mensurando.
d
h
El diámetro y la altura son
magnitudes de entrada
Magnitud de influencia.
Conceptos de mediciones
d
h
Magnitud que no es el mensurando, pero que afecta al resultado de la medición.
Una de las magnitudes de influencia mas frecuentes es la temperatura. En este ejemplo, si la temperatura cambia, el volumen del cilindro cambiará.
Principio, método y procedimiento.
Conceptos de mediciones
Principio de medición
Base científica de la medición. Por ejemplo la segunda ley de
Newton, el efecto Doppler, etc.
Método de medición
Secuencia lógica de operaciones escritas de manera genérica.
Método de comparación, sustitución, diferencial, etc.
Procedimiento de medición
Conjunto de operaciones detalladas que permiten a un
operador realizar una medición.
Características de instrumentos de medición:
• Escala• División de la escala• Alcance nominal• Intervalo• Medida materializada• Valor nominal• Sensibilidad• Resolución
• Histéresis• Linealidad• Deriva• Tiempo de respuesta• Exactitud• Repetibilidad• Reproducibilidad
Escala.
Características de instrumentos de medición
La escala de un instrumento de medición es:
Conjunto ordenado de marcas, con una numeración
asociada, que forma parte de un dispositivo indicador
de un instrumento de medición.
División de la escala.
Características de instrumentos de medición
Parte de una escala comprendida entre dos marcas sucesivas.Intervalo de la escala obtenida por una posición dada de los
controles de un instrumento de medición.
Alcance nominal.
Características de instrumentos de medición
Alcance: 0 cm a 35 cm
Alcance: 35 ºC a 42ºC
Módulo de la diferencia entre los dos límites de un alcance
nominal.
Intervalo.
Características de instrumentos de medición
Intervalo: 35 cm
Intervalo: 7 ºC
Dispositivo destinado a reproducir o entregar, de una manera
permanente durante su empleo, uno o más valores conocidos de
una magnitud dada.
Medida materializada.
Características de instrumentos de medición
Valor redondeado o aproximado de la característica de un
instrumento de medición que sirve de guía de su uso.
Valor nominal.
Características de instrumentos de medición
Cambio en la respuesta de un instrumento de medición dividido
por el correspondiente cambio del estímulo.
entrada
salida
X
YS
∆
∆=
S Sensibilidad.
∆ysalida Señal de salida, indicación.
∆ Xentrada Señal de entrada, estímulo.
Sensibilidad.
Características de instrumentos de medición
La diferencia más pequeña entre
las indicaciones de un dispositivo
indicador, que puede ser distinguida
significativamente.
4
6
32
7
5
10
8
Resolución.
Características de instrumentos de medición
Propiedad de un instrumento donde la respuesta a una señal de
entrada depende de la secuencia de las señales de entrada (o los
valores de las magnitudes de influencia) precedentes.
Entrada
Salida
Histéresis.
Características de instrumentos de medición
Relación entre una señal de entrada y la respuesta correspondiente,
dentro de condiciones definidas.
Entrada
Salida
lineal
no-lineal
Linealidad.
Características de instrumentos de medición
Intervalo de tiempo que
comprende el instante en el
cual una señal de entrada es
sometida a un cambio brusco
especificado y el instante en el
cual la señal de salida alcanza,
dentro de los límites
especificados, un valor en
régimen estable y sostenido.
Entrada
Salida
Tiempo de respuesta.
Características de instrumentos de medición
Aptitud de un instrumento de medición para dar respuestas próximas
al valor verdadero.
Exactitud de un instrumento de medición.
Características de instrumentos de medición
Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones
sucesivas del mismo mensurando realizadas bajo las mismas
condiciones de medición.
Repetbilidad
Características de instrumentos de medición
Reproducibilidad
Características de instrumentos de medición
Proximidad de concordancia entre los resultados de mediciones del
mismo mensurando realizadas bajo condiciones variables
de medición.
Diferente:-Método-Procedimiento-Lugar-Tiempo-Observador
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