Tema I Generalidades Del Sistema de Medida

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  • 8/19/2019 Tema I Generalidades Del Sistema de Medida

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    Ing. Angel Custodio

    MEDICIONES INDUSTRIALES

    TEMA I: GENERALIDADES DEL SISTEMA DE MEDIDA (5) horas

    Sumario:

    1.  Descripción de un sistema de medida y control.

    2.  Identificación del sistema de medida y sus bloques constitutivos.

    2.1.  Definición de cada bloque constitutivo: Transductor, sensor, actuador, acondicionador

    (amplificación, filtraje, adaptación de impedancias, modulación, aislamiento), conversión

    entre dominios, procesamiento (linealización, estandarización, etc.).

    2.2.  Conceptos generales sobre la medida: Margen de medida,

    3.  El sensor:

    3.1.  Clasificación.

    3.2.  Interferencias.

    3.3. Compensación de errores

    4.  Características estáticas de los sistemas de medida.

    5.  Características dinámicas.

    6. 

    Características de entrada.

    7.  Errores en los sistemas de medida y su análisis

    UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

    “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” 

    VICERRECTORADO DE PUERTO ORDAZ

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA 

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    Desarrollo

    1.  Descripción de un sistema de medida y control.

    En todo proceso industrial o no, se presentan innumerables situaciones en las que se necesita

    conocer el estado o valor de las variables del proceso con el fin de poder actuar sobre ellas para

    garantizar obtener los resultados deseados. En un tanque de agua, por ejemplo (figura 1), existe

    un proceso que garantiza que siempre haya agua al nivel deseado. Este proceso está formado por

    un sistema electrónico o no que registra, capta o sensa el nivel del agua en el tanque. El resultado

     puede o no ser visualizado pero su magnitud o valor es proporcional al valor de la variable física

    medida: el nivel del agua. Este resultado será utilizado por otro sistema que se encargará de

    decidir si el nivel del agua es el adecuado. Finalmente, habrá otro sistema que se encargará de

    ejecutar la decisión del sistema anterior: Si el nivel del agua es muy baja, abrirá una válvula para

    subirlo, y si es muy alto, cerrará una válvula para bajarlo.

    Figura 1: Proceso de un tanque de agua

    Sistema de

    captación

    Sistema de

    control

    Sistema de

    actuación

    Sistema de

    visualización

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    2.  Identificación del sistema de medida y sus bloques constitutivos.

    Un sistema de medida es la combinación de dos o más elementos, subconjuntos y partes

    necesarias para realizar la asignación efectiva y empírica de un número a una propiedad o

    cualidad de un objeto o evento, de tal forma que la describa [Pallas, Sensores].

    Es decir, el resultado dela medida debe ser independiente del observador (objetiva) y basada en la

    experimentación (empírica).

    Toda medición exige tres funciones básicas: adquirir la información, mediante un elemento

    sensor o transductor, procesar dicha información y presentar los resultados, de forma que puedan

    ser percibidos por nuestros sentidos. Puede haber, además, transmisión, si cualquiera de estas

    funciones se realiza de forma remota (figura 2).

    Figura 2. Diagrama de bloques sintético de un sistema de medida.

    Figura 3. Diagrama de bloques sintético de un sistema de medida.

    Sensar Procesar Presentar

    Acondicionador

    Sensar Procesar

    Analógico

    PresentarAmp. A/D Procesar

    digital

    Interface

    Acondicionador

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    A pesar de que la figura 3 muestra el sistema de medida conformado por diversos subsistemas, no

    siempre estos pueden ser identificados como unidades físicas separadas. Por lo que se introduce

    un concepto más amplio, como el de interfaz, que no es mas que el conjunto de elementos que

    modifica las señales pero sin cambiar su naturaleza. De esta forma la interfaz puede combinar las

    funciones expresadas en el recuadro de la figura 2 pero en un solo circuito o en varios circuitos

    combinados.

    2.1.  Definición de cada bloque constitutivo:

    Transductor: dispositivo que convierte una señal de una forma física en una señal correspondiente

     pero de otra forma física.

    Se prefieren los transductores electrónicos ya que :

    a.  La variación de un parámetro no eléctrico de un material viene acompañada por la

    variación de un parámetro eléctrico .

     b.  Para no extraer energía del sistema donde se mide es preferible usar componentes

    electrónicos cuyas señales pueden ser posteriormente ampliadas.

    c.  También es posible agregar múltiples funciones de acondicionamiento.

    d.  La transmisión es mucho más versátil.

    Un sensor es un dispositivo que , a partir de la energía del medio donde se mide, da una señal

    transducible que es función de la variable medida.

    Un sensor es un transductor de entrada. Si la conversión de señal es para modificar una condición

    o parámetro del sistema, se dice que el transductor es un actuador.

    Otra distinción importante es la diferenciación entre el elemento primario y sensor electrónico.

    La palabra “elemento primario” se usa a nivel industrial para referirse al dispositivo que está en

    contacto directo con el medio que se mide: de hecho es un sensor. En cambio, el sensor

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    electrónico como tal, no tiene por que estar en contacto con el medio que se mide. En estos casos,

    el elemento primario convierte la variable de medida en una señal de medida, y el sensor

    electrónico convierte esta señal de medida en eléctrica.

    Por ejemplo en un medidor de presión diferencial, el elemento primario es un diafragma, y su

    deformación se mide con el sensor electrónico.

    Acondicionador: son los elementos del sistema de medida que ofrecen, a partir de la señal de

    salida de un sensor electrónico, una señal apta para ser presentada o registrada o simplemente

     permita un procesamiento posterior mediante un equipo o instrumento estándar. El

    acondicionador permite: amplificar, filtrar, adaptar impedancias y modular o demodular.

    2.2. 

    Conceptos generales sobre la medida

    La diferencia entre los valores máximo y mínimo de una magnitud constituye su campo o margen

    de variación o medida. El menor cambio que se puede discriminar se denomina resolución.

    El cociente entre el margen de medida y la resolución se denomina margen dinámico (MD), y se

    expresa a menudo en decibelios.

    Para que un bloque de la figura 3 sea compatible con el siguiente es necesario que el margen

    dinámico de entrada del segundo sea igual o mayor que el margen dinámico de salida del

     primero, y que los niveles de las señales coincidan.

    3.  El sensor:

    En la sección anterior ya se definió el sensor. Ahora veremos otras cuestiones

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    3.1.  Clasificación.

    Según el aporte de energía, los sensores se pueden dividir en moduladores y generadores. En los

    sensores moduladores o activos, la energía de la señal de salida procede, en su mayor parte, de

    una fuente de energía auxiliar. La entrada sólo controla la salida. En los sensores generadores o

     pasivos, en cambio, la energía de salida es suministrada por la entrada.

    Los sensores moduladores requieren en general más hilos que los generadores, ya que la energía

    de alimentación suele suministrarse mediante hilos distintos a los empleados para la señal.

    Además, esta presencia de energía auxiliar puede crear un peligro de explosiones en algunos

    ambientes. Por contra, su sensibilidad se puede modificar a través de la señal de alimentación, lo

    que no permiten los sensores generadores.

    Según la señal de salida, los sensores se clasifican en analógicos o digitales. En los analógicos la

    salida varía, a nivel macroscópico, de forma continua. La información está en la amplitud, si bien

    se suelen incluir en este grupo los sensores con salida en el dominio temporal. Si es en forma de

    frecuencia, se denominan, a veces, «casi digitales», por la facilidad con que se puede convertir en

    una salida digital.

    En los sensores digitales, la salida varía en forma de saltos o pasos discretos. No requieren

    conversión  AID y la transmisión de su salida es más fácil. Tienen también mayor fidelidad y

    mayor fiabilidad, y muchas veces mayor exactitud, pero lamentablemente no hay modelos

    digitales para muchas de las magnitudes físicas de mayor interés.

    Atendiendo al modo de funcionamiento, los sensores pueden ser de deflexión o de comparación.

    En los sensores que funcionan por deflexión, la magnitud medida produce algún efecto físico,que engendra algún efecto similar, pero opuesto, en alguna parte del instrumento, y que está

    relacionado con alguna variable útil. Un dinamómetro para la medida de fuerzas es un sensor de

    este tipo en el que la fuerza aplicada deforma un muelle hasta que la fuerza de recuperación de

    éste. Proporcional a su longitud, iguala la fuerza aplicada.

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    En los sensores que funcionan por comparación, se intenta mantener nula la deflexión mediante

    la aplicación de un efecto bien conocido, opuesto al generado por la magnitud a medir. Hay un

    detector del desequilibrio y un medio para restablecerlo. En una balanza manual, por ejemplo, la

    colocación de una masa en un platillo provoca un desequilibrio, indicado por una aguja sobre una

    escala. El operario coloca entonces una o varias masas en el otro platillo hasta alcanzar el equi-

    librio, que se juzga por la posición de la aguja.

    Las medidas por comparación suelen ser más exactas porque el efecto conocido opuesto se puede

    calibrar con un patrón o magnitud de referencia de calidad.

    El detector de desequilibrio sólo mide alrededor de cero y, por lo tanto, puede ser muy sensible y

    no necesita estar calibrado. Por contra, tienen en principio menor respuesta dinámica y, si bien se

     pueden automatizar mediante un servomecanismo, no se logra normalmente una respuesta tan

    rápida como en los de deflexión.

    Según el tipo de relación entrada-salida, los sensores pueden ser de orden cero, de primer orden,

    de segundo orden o de orden superior (apartado 1.5 del Pallas). El orden está relacionado con el

    número de elementos almacenadores de energía independientes que incluye el sensor, y repercute

    en su exactitud y velocidad de respuesta. Esta clasificación es de gran importancia cuando el

    sensor forma parte de un sistema de control en lazo cerrado.

    En el cuadro 1.1 se recogen todos estos criterios de clasificación y se dan ejemplos de sensores de

    cada clase. Cualquiera de estas clasificaciones es exhaustiva, y cada una tiene interés particular

     para diferentes situaciones de medida.

    Ahora bien, para el estudio de un gran número de sensores se suele acudir a su clasificación de

    acuerdo con la magnitud medida. Se habla, en consecuencia, de sensores de temperatura, presión,

    caudal, humedad, posición, velocidad, aceleración, fuerza, par, etc. Sin embargo, esta

    clasificación difícilmente puede ser exhaustiva ya que la cantidad de magnitudes que se pueden

    medir es prácticamente inagotable. Piénsese, por ejemplo, en la variedad de contaminantes

    químicos en el aire o en el agua, o en la cantidad de proteínas diferentes que hay en el cuerpo

    humano y que interesa detectar.

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    Cuadro 1 Clasificaciones de los sensores.

    Criterio Clases Ejemplos

    Aporte de energía Moduladores Termistor

    Generadores Termopar

    Señal de salida Analógicos Potenciómetro

    Digitales Codificador de posición

    Modo de operación De deflexión Acelerómetro de deflexión

    De comparación Servo acelerómetro

    Relación entrada -salida Orden cero

    Primer orden

    Segundo orden

    Orden superior

    Magnitud medida Nivel, flujo, etc.

    Parámetro variable Resistencia,

    inductancia, etc.

    Desde el punto de vista de la ingeniería electrónica, es más atractiva la clasificación de los

    sensores de acuerdo con el parámetro variable: resistencia, capacidad, inductancia, añadiendo

    luego los sensores generadores de tensión, carga o corriente, y otros tipos no incluidos en los

    anteriores grupos.

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    3.2.  Interferencias.

    Se denomina interferencias o perturbaciones externas aquellas señales que afectan al sistema de

    medida como consecuencia del principio utilizado para medir las señales de interés.

    Perturbaciones internas son aquellas señales que afectan indirectamente a la salida debidos a su

    efecto sobre las características del sistema de medida.

    Para medir , por ejemplo una fuerza, se puede usar una galga extensométrica. Esta se basa en la

    variación de la resistencia eléctrica de un conductor o semiconductor como resultado de aplicarle

    un esfuerzo. UN cambio de temperatura producirá una variación de resistencia, por lo que será

    una interferencia.. A su vez, para la medida de los cambios de resistencia hará falta usar un

    operacional. Ya que los cambios de temperatura también afectan a las derivas de dicho

    amplificador y con ellas a la medida, resulta que dichos cambios son también una perturbación

    interna

    3.3. 

    Compensación de errores:

    Los efectos de las perturbaciones internas y externas pueden reducirse mediante una alteración

    del diseño o a base de añadir nuevos componentes al sistema. Un método para ello es el

    denominado diseño con insensibilidad intrínseca. Se trata de diseñar el sistema de forma que sea

    inherentemente sensible sólo a las entradas deseadas. En el ejemplo anterior se lograría si se

    dispusiera de galgas de material con coeficiente de temperatura pequeño. Por razones prácticas

    obvias, este método no se puede aplicar en todos los casos.

    El método de la realimentación negativa se aplica con frecuencia para reducir el efecto de las

     perturbaciones internas, y es el método en el que se basan los sistemas de medida por

    comparación. Si la realimentación negativa es insensible a la perturbación considerada y está

    diseñada de forma que el sistema no se haga inestable, resulta entonces que la señal de salida no

    vendrá afectada por la perturbación.

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    Otra técnica para reducir las interferencias es el filtrado. Un filtro es todo dispositivo que separa

    señales de acuerdo con su frecuencia u otro criterio. Si los espectros frecuencia les de la señal y

    las interferencias no se solapan, la utilización de un filtro puede ser efectiva. El filtro puede

     ponerse en la entrada o en una etapa intermedia. En el primer caso puede ser: eléctrico, mecánico

     —  por ejemplo, para evitar vibraciones — , neumático, térmico  —  por ejemplo, un blindaje con

    masa apreciable para evitar los efectos de las turbulencias al medir la temperatura media de un

    fluido en circulación —  o electromagnético. Los filtros dispuestos en las etapas intermedias son

    casi sin excepción filtros eléctricos.

    Una última técnica de compensación de perturbaciones es la utilización de entradas opuestas, quese aplica con frecuencia para compensar el efecto de las variaciones de temperatura. Si, por

    ejemplo, una ganancia varía con la temperatura por depender de una resistencia que tiene

    coeficiente de temperatura positivo, puede ponerse en serie con dicha resistencia otra que varíe de

    forma opuesta (con coeficiente de temperatura negativo) y así mantener constante la ganancia a

     pesar de los cambios de temperatura.

    4.  Características estáticas de los sistemas de medida.

    En la mayoría de las aplicaciones la variable de medida varia tan lentamente que con conocer las

    características estáticas del sensor es suficiente.

    Estas características son:

    a)  Exactitud (accuracy): es la capacidad de un instrumento de dar indicaciones que se

    aproximen al verdadero valor de la magnitud medida. El valor exacto se obtiene mediante

    métodos de medidas validados internacionalmente. La exactitud de obtiene mediante la

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    calibración estática que no es mas que medir poco a poco una variable, y se construye

    entonces el patrón de referencia.

    La discrepancia entre el valor correcto y el obtenido es el error. El error puede ser

    definido como :

    a.  Error absoluto, como la resta entre el valor obtenido y el valor verdadero

     b.  Error relativo, como la relación que hay entre el error absoluto y el valor verdadero

    expresado en tanto por ciento

    c.  Error referido a fondo escala. Es la forma habitual de expresar el error en los

    instrumentos y consiste en dividir el error absoluto entre el fondo escala del

    instrumento.

    El valor medido y su exactitud deben darse con valores numéricos compatibles, de forma

    que el resultado numérico de la medida no debe tener mas cifras de las que se puedan

    considerar validas.

    20ºC + 1ºC es correcto

    20ºC+0,1ºC incorrecto

    20,5 ºC+1ºC incorrecto

    20,5ºC+10% incorrecto

     b)  La precisión es la cualidad que caracteriza la capacidad de un instrumento de medida de

    dar el mismo valor de la magnitud medida, al medir varias veces en unas mismas

    condiciones determinadas, prescindiendo de su concordancia o discrepancia con el valor

    real de dicha magnitud.

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    Figura que diferencia exactitud y precisión

    c)  La sensibilidad o factor de escala es la pendiente de la curva de calibración , que puede

    ser o no constante a lo largo de la escala de medida

    La sensibilidad en un punto cualquiera x0 viene dada por:

    S( x0) = dy/dx (evaluado en x = x0)

    En los sensores se desea una alta sensibilidad y constante.

    d) 

    Linealidad expresa el grado de coincidencia entre la curva de calibración y una línea rectadeterminada. Hay varios tipos de linealidad:

    i.  Linealidad independiente: la línea de referencia se obtiene por el método de los

    mínimos cuadrados.

    ii.  Linealidad ajustada al cero: mínimos cuadrados pero que pase por cero

    iii.  Linealidad terminal

    iv.  Linealidad a través de los extremos.

    v.  Linealidad teórica: la recta es la definida por las previsiones teóricas formuladas al

    diseñar el sensor.

    Figura 1.6 del Pallas

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    En los sistemas de medida es mas importante la precisión que la linealidad ya que la

    linealidad se puede corregir mediante programación, pero la precisión depende del método de

    medida.

    e)  Resolución: es el incremento mínimo de la entrada para el que se obtiene un cambio en la

    salida.

    f)  Histéresis se refiere a la diferencia en la salida para una misma entrada, según la dirección

    en que se alcance.

    5.  Características dinámicas.

    La presencia de inercias, capacidades, y en general , de elementos que almacenen energía, hace

    que la respuesta de un sensor a señales de entrada variable sea distinta a la que presenta cuando

    las señales de entrada son constante, descrita mediante las características estáticas..

    La descripción se hace aquí mediante las características dinámicas:

      Error dinámico: es la diferencia entre el valor indicado y el valor exacto de la variable

    medida, siendo nulo el error estático.

      LA velocidad de respuesta: indica la rapidez con que el sistema de medida responde a los

    cambios en la variable de entrada

    La parte analógica de los sistemas de medidas mas simples se describe con un modelo

    matemático que consiste en una ecuación diferencial lineal con coeficiente constantes. La

    relación entre la salida y la entrada viene dada por la función de transferencia, que es el cociente

    entre las respectivas transformadas de Laplace. El orden de la función de transferencia coincide

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    con el número de elementos independientes que almacenan energía en el sistema físico, en

    cualquiera de sus formas (bobina, condensador, muelle, masa inercial, etc.).

    La mayoría de los sensores se pueden describir con modelos de orden cero, uno o dos, y respuesta

    de tipo pasa bajo. La respuesta del resto de los elementos analógicos de un sistema de medida no

    debe modificar la salida del sensor más que con la contribución de una ganancia y una

    conformación de la respuesta en frecuencia, por ejemplo para eliminar interferencias.

    La función de transferencia de un sistema de orden cero es

      k 

     s X 

     sY 

     

    donde k  es la sensibilidad.

    La función de transferencia de un sistema de primer orden es

      c

    c

    1    

     

        

     sk 

     s

     s X 

     sY  

    donde k   se denomina ahora sensibilidad estática,   es la constante de tiempo y wc  (=1/) es la

    frecuencia angular de corte, que corresponde a una atenuación de amplitud de – 3 dB respecto a la

    respuesta en continua.

    La función de transferencia de un sistema de segundo orden es

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    22

    2

     2nn

    n

     s sk 

     s X 

     sY 

       

     

     

    donde k   es la sensibilidad estática,  n es la frecuencia angular (o pulsación) natural y    es el

    coeficiente de amortiguamiento.

    6. 

    Características de entrada.

    Las características estáticas y dinámicas no modelan en forma completa los sistemas de medida.

    Está el efecto de carga que ejerce el sistema sobre el proceso bajo análisis. Cuando se definió el

    sistema de medida se comentó que el sensor tomaba energía del medio. Esta toma de energía

    altera de alguna forma el medio. Luego se puede hablar de error de carga como aquel relacionado

    con la alteración de la variable medida debido al sistema de medida utilizado.

    En el caso de sensores eléctricos, este fenómeno queda descrito por la impedancia de entrada.

    El valor de esta variable para reducir su efecto sobre la variable a medir queda determinado por el

    tipo de variable a medir. Si la variable a medir se mide entre dos puntos o dos regiones del

    espacio, se dice que son variables de esfuerzo, y en ese caso se requiere que la impedancia de

    entrada del sistema de medida sea alta. Si la variable a medir se pide en un punto o región del

    espacio se dice que son variables de flujo, en cuyo caso se requiere que la impedancia d entrada

    sea baja.

    Esto se entiende mejor si analizamos el método para medir tensión y corriente. La tensión se

    mide entre dos puntos, y por tanto es una variable de esfuerzo: por ello se requiere que el

    voltímetro tenga una impedancia de entrada elevada. En cambio, si se requiere medir corriente, se

    intercala una resistencia en el hilo de conexión midiéndose la corriente en un punto: por tanto es

    una variable de flujo y por tanto la impedancia del amperímetro será baja.

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    7.  Errores en los sistemas de medida y su análisis

    La limitación de los elementos físicos disponibles para realizar un sistema de medida hacen que

    las señales de salida discrepen de las que se obtendrían con un sistema ideal. Estas discrepancias

    se denominan errores y, dado que algunas de ellas son inevitables, el objetivo es reducirlas de

    modo que a partir de la salida se pueda determinar el valor de la entrada con una incertidumbre

    aceptable. El número de cifras con que se exprese un resultado debe concordar con la

    incertidumbre que tenga asociada.

    Los errores de un sistema se determinan a partir de su calibración, que consiste en aplicarle

    entradas conocidas y comparar su salida con la obtenida con un sistema de medida de referencia,

    más exacto.

    Según su efecto en la característica de transferencia, los errores pueden ser de cero, de ganancia y

    de no linealidad.

    Un error de cero permanece constante con independencia del valor de la entrada. Un error de

    ganancia es proporcional al valor de la entrada. Un error de no linealidad hace que la

    característica de transferencia se aparte de una línea recta (suponiendo que sea ésta la

    característica ideal). (figura 100)

    t

    A

    Medida de referencia

    Medida de real

    Error de cero

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    Figura 100

    Según su naturaleza los errores pueden ser sistemáticos o aleatorios.

    Un error sistemático tiene siempre la misma amplitud cuando las condiciones del sistema son las

    mismas, o bien varía de acuerdo con una ley conocida cuando una de dichas condiciones cambia

    de una forma predeterminada. Un error aleatorio tiene una magnitud que cambia de unas a otras

    ocasiones a pesar de que las condiciones del sistema sean las mismas. Un error sistemático por

    t

    A

    Medida de referencia

    Medida de real

    Error de ganancia sin error de cero

    Error de no linealidad puro

    t

    A

    Medida de referencia

    Medida de real

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    ejemplo, son las resistencias reales del modelo del sistema de medida y que se suman o

    interfieren en el proceso de medida.

    Los errores aleatorios se manifiestan cuando se mide repetidamente la misma magnitud con el

    mismo instrumento y el mismo método, y presentan las siguientes propiedades:

    a.  Los errores aleatorios positivos y negativos de igual valor absoluto tienen la misma

     probabilidad del producirse.

     b.  Los errores son tanto menos probables cuando mayor sea su valor.

    c.  Al aumentar el número de medidas, la media aritmética de los errores aleatorios de

    una muestra tiende a cero.

    d.  Para un método de medida determinado, los errores aleatorios no exceden de cierto

    valor. Las medidas que lo superan deben repetirse y, en su caso, estudiarse por

    separado.

    La calibración permite corregir los errores sistemáticos y estimar la magnitud de los errores

    aleatorios (pero no corregirlos).

    Según que se manifiesten cuando las señales de entrada son lentas o rápidas, los errores se

    denominan estáticos o dinámicos. Un error estático afecta a las señales lentas, por ejemplo de

    frecuencia inferior a 0,01 Hz. Un error dinámico afecta a las señales rápidas, y es una

    consecuencia de la presencia de elementos que almacenan energía. Dado que en la respuesta

    dinámica se consideran dos fases, la respuesta transitoria y la respuesta estacionaria, se habla de

    error dinámico transitorio y error dinámico estacionario.

    El error dinámico de un sistema depende de su orden y de la forma de la señal de entrada. Las

    señales consideradas habitualmente son el escalón, la rampa y las senoidales. Los sistemas de

    orden cero no tienen error dinámico. Los sistemas de primer y de segundo orden tienen un error

    dinámico para las entradas en rampa y senoidales, incluso en régimen estacionario, y tienen un

    error dinámico para las entradas en escalón sólo durante la fase transitoria. En los sistemas de

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    segundo orden la fase transitoria dura tanto más cuanto menor sea el amortiguamiento. El error

    dinámico para entradas senoidales incluye un retardo y un error de amplitud, pero normalmente al

    hablar de error dinámico se suele sobrentender el error de amplitud.

    La magnitud de un error se puede expresar como error absoluto o como error relativo. El error  

    absoluto es la diferencia entre el resultado y el verdadero valor (o valor ideal). El error relativo

    es el cociente entre el error absoluto y el verdadero valor. El error absoluto se expresa a veces

    como  porcentaje de una magnitud de referencia, por ejemplo el valor de fondo de escala. La

    elección de una u otra forma de expresión depende del tipo de error. Los errores de cero y de no

    linealidad se suelen expresar como errores absolutos. Los errores de ganancia se suelen expresar

    como errores relativos. Dado que normalmente hay errores de todos los tipos, la expresión de la

    incertidumbre o error total suele incluir un término constante y otro que depende del resultado.

    La incertidumbre en una magnitud que se obtiene como resultado de un cálculo en el que

    intervienen otras magnitudes y depende de la incertidumbre en el valor de cada una de ellas.

    Cuando dicha incertidumbre se expresa como error relativo, el uso de la derivada logarítmica

     puede facilita el cálculo. Por ejemplo, si y = xz + u, entonces

    u

    du

    u xz 

    u

     z 

    dz 

     x

    dx

    u xz 

     xz 

    u xz 

    du xdz  zdx

    u xz 

    u xz d 

     y

    dy

    u xz  y

     

      

     

     lnln

     

    Si las variaciones son muy pequeñas, podemos sustituir diferenciales por incrementos:

    u

    u

    u xz 

    u

     z 

     z 

     x

     x

    u xz 

     xz 

     y

     y  

     

      

       

     

  • 8/19/2019 Tema I Generalidades Del Sistema de Medida

    20/20

    Ing Angel Custodio

    El error relativo en cada variable queda ponderado por un factor que depende del peso relativo

    que tenga dicha variable en el valor de la magnitud dependiente.

    Por ejemplo si se quiere medir la temperatura a través de un divisor de tensión, en el cual hay una

    resistencia parásita R y un sensor resistivos RT, calcular la influencia de cada elemento en el

    valor deseado de tensión de salida.