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Mediciones Electrónicas Conceptos Fundamentales
Metrología, Sistemas de Unidades, Patrones, normas IRAM 35050 y 32
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
“When You can measure what you are speaking about, and express it in numbers, you know something about it, but when you cannot express in numbers, you knowledge is of the meager and unsatisfactory kind”
“Cuando usted puede medir aquello sobre lo que esta hablando, y expresarlo en números, usted conoce algo de aquello, pero cuando usted no puede expresarlo en números, su conocimiento es pobre e insatisfactorio”
_ÉÜw ^xÄä|Ç (siglo XIX )
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Conceptos Básicos
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Problemas comunes a todas las cuestiones metrológicas (estructura de un sistema de
unidades, cambio de unidades de medida en las fórmulas), problemas de errores de medición,
etc.
Problemas comunes a todas las cuestiones metrológicas (estructura de un sistema de
unidades, cambio de unidades de medida en las fórmulas), problemas de errores de medición,
etc.
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Atañe a mediciones de una magnitud determinada, o de magnitudes que forman parte
de cierto campo metrología de longitudes, metrología eléctrica, metrología industrial,
astronómica, médica)
Atañe a mediciones de una magnitud determinada, o de magnitudes que forman parte
de cierto campo metrología de longitudes, metrología eléctrica, metrología industrial,
astronómica, médica)
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Concierne a las exigencias técnicas y jurídicas reglamentadas.
Concierne a las exigencias técnicas y jurídicas reglamentadas.
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Alemania1887 Physikalisch – Technische BundesanstaltPTB (ex PTR) www.ptb.de
Reino Unido1900 National Physical Laboratory 1900NPL www.npl.uk
Estados Unidos1901 National Institute of Standard and TecgnologyNIST (ex NBS) www.nist.gov
Argentina1957 Instituto Nacional de Tecnología IndustrialINTI www.inti.gov.ar
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• Tiene por objeto establecer el vocabulario y los terminos fundamentales y generales de la metrologia.
• Esta dividida en
▫ Magnitudes y Unidades▫ Mediciones▫ Resultados de la medición▫ Instrumentos de medición▫ Patrones de medida
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Magnitudes, unidades, mediciones, resultados, instrumentos y patrones.
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▫ Magnitudes y Unidades▫ Mediciones
▫ Resultados de la medición
▫ Instrumentos de medición
▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
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ATRIBUTO DE UN FENOMENO, CUERPO O SUSTANCIA QUE PUEDE SER DISTINGUIDO
CUALITATIVAMENTE Y DETERMINADO CUANTITATIVAMENTE.
ATRIBUTO DE UN FENOMENO, CUERPO O SUSTANCIA QUE PUEDE SER DISTINGUIDO
CUALITATIVAMENTE Y DETERMINADO CUANTITATIVAMENTE.
Magnitudes en sentido generalLongitud, tiempo, masa, temperatura, etc.
Magnitudes en sentido determinado: Longitud de una barra dada. Resistencia eléctrica de un alambre dado.
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Conjunto de magnitudes, en el sentido general, entre las cuales existen relaciones definidas.
Conjunto de magnitudes, en el sentido general, Conjunto de magnitudes, en el sentido general, entre las cuales existen relaciones definidas.entre las cuales existen relaciones definidas.
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Magnitud particular, definida y adoptada por convención, con la cual son comparados otros valores de la misma clase, a fin de expresarlos
cuantitavivamente por relación a esa magnitud
Magnitud particular, definida y adoptada por Magnitud particular, definida y adoptada por convenciconvencióón, con la cual son comparados otros n, con la cual son comparados otros valores de la misma clase, a fin de expresarlos valores de la misma clase, a fin de expresarlos
cuantitavivamente por relacicuantitavivamente por relacióón a esa magnitudn a esa magnitud
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Signo convencional que designa una unidad de medida
Signo convencional que designa una Signo convencional que designa una unidad de medidaunidad de medida
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Conjunto de unidades de base y de unidades derivadas, definidas siguiendo las reglas dadas,
para un dado sistema de magnitudes.
Conjunto de unidades de base y de unidades Conjunto de unidades de base y de unidades derivadas, definidas siguiendo las reglas dadas, derivadas, definidas siguiendo las reglas dadas,
para un dado sistema de magnitudes.para un dado sistema de magnitudes.
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Unidad de medida derivada que puede expresarse como producto de potencias de unidades de base
con factor de proporcionalidad igual a uno
Unidad de medida derivada que puede expresarse Unidad de medida derivada que puede expresarse como producto de potencias de unidades de base como producto de potencias de unidades de base
con factor de proporcionalidad igual a unocon factor de proporcionalidad igual a uno
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(a) The symbol "1" is generally omitted in combination with a numerical value.
1(a) (the number) onerefractive index
cd/m2candela per square metreluminance
mol/m3mole per cubic metreconcentration (of amount of substance)
A/mampere per metremagnetic field strength
A/m2ampere per square metrecurrent density
m3/kgcubic metre per kilogramspecific volume
kg/m3kilogram per cubic metredensity, mass density
m–1reciprocal metrewavenumber
m/s2metre per second squaredacceleration
m/smetre per secondspeed, velocity
m3cubic metrevolume
m2square metrearea
SymbolName
SI derived unit
Derived quantity
Table 2. Examples of SI derived units expressed in terms of base units
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El sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de
Pesas y Medidas
El sistema coherente de unidades adoptado y El sistema coherente de unidades adoptado y recomendado por la Conferencia General de recomendado por la Conferencia General de
Pesas y MedidasPesas y Medidas
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UTN FRBAMedidas Electrónicas I
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yyocto10-24dadeca101
zzepto10-21hhecto102
aatto10-18kkilo103
ffemto10-15Mmega106
ppico10-12Ggiga109
nnano10-9Ttera1012
mmicro10-6Ppeta1015
mmili10-3Eexa1018
ccenti10-2Zzetta1021
ddeci10-1Yyotta1024
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1 B = (1/2) ln 10 (Np) Bbel
1 Np = 1Npneper
1 t = 103 kgttonne
1 l = 1 dm3 = 10–3 m3l, Llitre
1'' = (1/60)' = (∏ /648 000) rad''second
1' = (1/60)° = (∏ /10 800) rad'minute
1° = (∏/180) rad°degree
1 d = 24 h = 86 400 sdday
1 h = 60 min = 3600 shhour
1 min = 60 sminminute
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UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
▫ Magnitudes y Unidades
▫ Mediciones▫ Resultados de la medición
▫ Instrumentos de medición
▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
UTN FRBAMedidas Electrónicas I
Conjunto de operaciones, descriptas en forma específica, que se ponen en práctica para la realización de mediciones particulares, con empleo de un método dado.
Conjunto de operaciones, descriptas en forma Conjunto de operaciones, descriptas en forma especespecíífica, que se ponen en prfica, que se ponen en prááctica para la ctica para la realizacirealizacióón de mediciones particulares, con n de mediciones particulares, con empleo de un mempleo de un méétodo dado.todo dado.
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UTN FRBAMedidas Electrónicas I
Guia IRAM 32V.I.M.
▫ Magnitudes y Unidades
▫ Mediciones
▫ Resultados de la medición▫ Instrumentos de medición
▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
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RESULTADOS DE MEDICIONRESULTADOS DE MEDICION
Valor atribuido a un mensurando, obtenido por medición
-Cuando se informa el resultado, debe quedar claro si se hace referencia a:
- La indicación-El resultado sin corregir-El resultado corregido y si proviene de una media aritmética
3.1
INDICACIONINDICACION
Valor de una magnitud dado por un instrumento de medición
3.2
RESULTADO NO CORREGIDORESULTADO NO CORREGIDO
Resultado de una medición, antes de la corrección debida al error sistemático.
3.3
RESULTADO CORREGIDORESULTADO CORREGIDO
Resultado de una medición, luego de la corrección debida al error sistemático.
3.4
EXACTITUD DE MEDICIEXACTITUD DE MEDICIÓÓNN
Proximidad entre el resultado de una medición y el valor verdadero del mensurando
Grado de concordancia entre el resultado de una medición y un valor verdadero de la magnitud
particular sujeta a medición (mensurando)
El término “precisión” no debe ser utilizado por “exactitud”
3.5
ACCURACY - EXACTITUD
PRECISION
HIGH SISTEMATIC ERRORLOW RANDOM ERROR
LOW SYSTEMATIC ERRORHIGH RANDOM ERROR
Grado de concordancia entre los resultados de las mediciones de un mismo mensurando, efectuando las mediciones bajo diferentes
condiciones de medida.
Puede ser cambiado: El fundamento de la medición, el método de medición, el operador, el patrón de referencia, etc.
REPRODUCIBILIDAD
REPETIBILIDADREPETIBILIDAD
Grado de concordancia entre los resultadosde sucesivas mediciones del mismo mensurando,
efectuando las mediciones con aplicación de la totalidad de las condiciones de medición.
3.6
3.7
DesviaciDesviacióón standard experimentaln standard experimental
Es la magnitud s que caracteriza la dispersión de los resultados, para una serie de n mediciones de un mismo mensurando. Está dada por la fórmula:
siendo xi el resultado de la i-ésima medición y x la medida aritmética de los n resultados considerados.
( )∑ −=
−
=n
in
xx is1
2
1
3.8
Incertidumbre de medidaIncertidumbre de medida
Parámetro, asociado con el resultado de unamedición, que caracteriza la dispersión de los
valores que podrían ser razonablementeatribuidos al mensurando.
- El parámetro puede ser un desvío estándar, o el semirango de un intervalo de confianza especificado.- La incertidumbre comprende varios componentes
3.9
Resultado de una medición, menos un valor verdadero del mensurando.
ERROR (DE MEDICIERROR (DE MEDICIÓÓN)N)
La discordancia puede expresarse como la diferencia entre estos dos valores (error absoluto), o bien como el cociente entre esta diferencia y un valor verdaderodel mensurando (error relativo)
3.10
Diferencia entre un valor y su valor de referencia
DESVDESVÍÍOO
Media que resultaría de un número infinito de mediciones del mismo mensurando, efectuadas bajo condiciones de repetibilidad, menos un valor verdadero del mensurando.
ERROR SISTEMÁTICO
ERROR ALEATORIOERROR ALEATORIO
Resultado de una medición menos la media que resultaría de un número infinito de mediciones del mismo mensurando efectuadas bajo condiciones de repetibilidad.
ERROR RELATIVOERROR RELATIVO
Cociente entre el error de medición y el valor verdadero del mensurando. En la practiva se utiliza el valor verdadero convencional
3.12
3.13
3.14
Valor que se suma algebraicamente al resultado no corregido de una medición, para compensar un error
sistemático
CORRECCICORRECCIÓÓNN3.15
Factor numérico por el cual se multiplica un resultado no corregido, para compensar un error sistemático
FACTOR DE CORRECCIFACTOR DE CORRECCIÓÓNN 3.16
TerminologTerminologíía ma máás utilizada en la expresis utilizada en la expresióón n de la incertidumbre de medicide la incertidumbre de medicióón de equiposn de equipos
Porcentaje de la lectura
Porcentaje de plena escala
Porcentaje de rango
Porcentaje de la lectura, o X unidades, según cual sea mayor
Porcentaje de la lectura más X unidades
ClasificaciClasificacióón de los errores de medicin de los errores de medicióónn
TOLERANCIATOLERANCIA
Es un concepto asociado con las especificaciones.Indica el rango de variabilidad aceptable
para un valor dado.
Tolerancia y relaciones de exactitudTolerancia y relaciones de exactitud
Relación de exactitud ( accuracy ratio) es la relación entre la tolerancia del ítem que está siendo medido y la incertidumbre de
medición del patrón o sistema de medición que está siendo empleado al hacer la medición.
Con el concepto de “relación de exactitud” se pretende minimizar (no eliminar) el riesgo de aceptar un ítem bajo ensayo “malo”, o
de rechazar uno “bueno”.
Guia IRAM 32V.I.M.
▫ Magnitudes y Unidades
▫ Mediciones
▫ Resultados de la medición
▫ Instrumentos de medición▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
Dispositivo destinado para efectuar mediciones, solo o asociado con dispositivos suplementarios
INSTRUMENTO DE MEDICIONINSTRUMENTO DE MEDICION4.1
Conjunto completo de instrumentos de y otros componentes necesarios dispuestos para llevar a cabo
mediciones
SISTEMA DE MEDICIONSISTEMA DE MEDICION4.5
Instrumento de medición en el cual la señal de salida es una función continua de la entrada. Esta referido a la
forma de presentación de la salida
INSTRUMENTO DE MEDICION INSTRUMENTO DE MEDICION ANALANALÓÓGICOGICO
4.10
Instrumento de medición que provee una señal numérica
INSTRUMENTO DE MEDICION DIGITALINSTRUMENTO DE MEDICION DIGITAL4.11
Guia IRAM 32V.I.M.
▫ Magnitudes y Unidades
▫ Mediciones
▫ Resultados de la medición
▫ Instrumentos de medición
▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
Rango de las indicaciones que puede obtenerse para una posición particular de los controles de un instrumento de medición
INTERVALO DE MEDICIINTERVALO DE MEDICIÓÓNN
Módulo de la diferencia entre los dos límites de una rango nominal
Para un rango de medicion de -20V a 20V el intervalo de medicion es 40V
RANGO NOMINALRANGO NOMINAL
5.1
5.2
Condiciones de uso para las cuales las características metrológicas especificas de un instrumento de medición , se admite que se encuentra dentro de limites dados
CONDICIONES NOMINALES DE FUNCIONAMIENTOCONDICIONES NOMINALES DE FUNCIONAMIENTO
5.5
Ver : 5.6 Condiciones límite5.7 Condiciones de referencia
Coeficiente por el cual debe multiplicarse la indicación directa para obtener el valor indicado del mensurando
SENSIBILIDADSENSIBILIDAD
Cociente entre la variación de la respuesta de un instrumento y la variación correspondiente al estímulo
CONSTANTE DE UN INSTRUMENTOCONSTANTE DE UN INSTRUMENTO
5.8
5.10
Máxima variación de un estímulo, en forma lenta y monótona, que no produce variación detectable en la respuesta
RESOLUCIONRESOLUCION
Mínima diferencia entre las indicaciones de un dispositivo que puedeser percibida unívocamente
DISCRIMINACIONDISCRIMINACION
5.11
5.12
Aptitud de un instrumento de dar respuestas próximas al valor verdadero
CLASE DE EXACTITUDCLASE DE EXACTITUD
Clase de los instrumentos de medición que satisfacen ciertosrequisitos metrológicos destinados a mantener sus errores dentro
de límites específicos
EXACTITUD DE UN INSTRUMENTOEXACTITUD DE UN INSTRUMENTO
5.11
5.12
Guia IRAM 32V.I.M.
▫ Magnitudes y Unidades
▫ Mediciones
▫ Resultados de la medición
▫ Instrumentos de medición
▫ Característica de los instrumentos de medición
▫ Patrones de medida
Medida materializada, aparato de medición, material de referencia o sistema de medición destinado a definir, realizar,
conservar o reproducir una unidad, o uno o más valores de una magnitud para servir como referencia.
PATRPATRÓÓN INTERNACIONALN INTERNACIONAL
Patrón reconocido por un acuerdo internacional paraservir de base internacional para asignar valores ha
otros patrones de la magnitud concerniente.
PATRPATRÓÓNN
6.1
6.2
Patrón que es designado o ampliamente reconocido como presentando las mas altas cualidades metrológicas y cuyo
valor es aceptado sin referencia a otros patrones de la misma magnitud.
PATRÓN NACIONAL
Patrón reconocido por una decisión nacional para servir, en un país, como base para la asignación de valores a otros patrones de la
magnitud concerniente.
PATRPATRÓÓN PRIMARION PRIMARIO
6.3
6.4
PATRÓN DE REFERENCIA
Patrón, en general de la más alta calidad metrológicadisponible en un dado lugar o en una dada organización, a partir del
cual son derivadas las mediciones que allí se hacen.
Patrón cuyo valor es asignado por comparación conun patrón primario de la misma magnitud.
PATRPATRÓÓN SECUNDARION SECUNDARIO
6.5
6.6
PATRPATRÓÓN DE TRABAJON DE TRABAJO
Patrón que se utiliza corrientemente para calibrar o controlar medidas materializadas, instrumentos de
medir o materiales de referencia
6.7
TRAZABILIDADTRAZABILIDAD
Propiedad del resultado de una medición o de un patrón tal que pueda estar relacionado a referencias
determinadas, generalmente a patrones nacionales o internacionales, a través de una cadena ininterrumpida
de comparaciones, teniendo todas incertidumbres establecidas.
6.10
Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los
valores de una magnitud indicados por un instrumento o un sistema de medición, o los
valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de la magnitud
CALIBRACICALIBRACIÓÓNN
6.11
PirPiráámide de trazabilidadmide de trazabilidad