Mediciones Electrónicas Conceptos Fundamentales

Metrología, Sistemas de Unidades, Patrones, normas IRAM 35050 y 32

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“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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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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▫ Magnitudes y Unidades

▫ Mediciones▫ Resultados de la medición

▫ Instrumentos de medición

▫ Característica de los instrumentos de medición

▫ Patrones de medida

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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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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