Caracteristicas de los instrumentos
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Los instrumentos no son ideales sino reales, y por lo tanto tiene una serie de limitaciones que se deben tomar en cuenta.
Existen dos características importantes en los sistemas de medición
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Describen el comportamiento de un sensor o sistema de medida cuando la magnitud a medir permanece o se considera constante en el tiempo.
Algunas características son:
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Es la gráfica que se produce de la salida conrespecto a las variaciones de la entrada delsistema de medida. Esta sirve para efectuarcalibraciones sencillas y de esta manera corregirlas lecturas que se hagan con el instrumento.Algunos parámetros de la curva de calibración:
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• Margen de medida:Es el conjunto de valores comprendidos entre los límites superior e inferior entre los cuales se puede efectuar la medida.• Fondo de escala:Es la diferencia entre los límites superior e inferior de la señal de entrada.• Salida a fondo de escala:Es la diferencia entre los límites superior e inferior de la señal de salida.
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Es la razón de cambio de la señal de salida con respecto al cambio de la señal de entrada.
O bien, también se dice que es la capacidad de un instrumento de registrar los pequeños cambios o variaciones que se presente en la señal de entrada.
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No linealidad:
Es un error producto de la máxima desviación de la curva de calibración con respecto a la curva linealizada por la que se ha aproximado.
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Zona muerta:
Es aquella donde la sensibilidad del instrumento es nula lo que hace que no cambie su indicación y señal de salida.
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Histéresis: Es similar a la repetibilidad, solo que en este caso el proceso de medición se efectuara en dos direcciones diferentes y la histéresis es la diferencia entre las dos mediciones.
Ejemplo:Hallar la histéresis de un termómetro de 49°C en un objeto de 50°C cuando el objeto pasa de más frio a más caliente y 51°C cuando pasa de caliente a más frio.En este caso la histéresis es ±1°C.
Deriva de instrumento de medición: Es la máxima variación experimentada a la salida, durante un periodo de tiempo determinado, cuando la variable medida se mantiene en un valor constante durante ese periodo.
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Saturación:
Es el área de valores de la variable medida, donde el instrumento ha sobrepasado su capacidad máxima de operación, por lo que se presenta un comportamiento distinto a la operación normal, y, por lo tanto, no confiable.
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Resolución:
Es el mínimo intervalo entre dos valores adyacentes que pueden ser distinguidos el uno del otro.Ej: La regla milimetrada que se muestra, tiene una resolución igual a 0.5mm.
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Precisión:
Es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes. La precisión se cuantifica a partir de dos términos denominados repetibilidad y reproducibilidad.
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Repetibilidad:
Establece la precisión de un instrumento cuando el conjunto de medidas de la misma magnitud se realiza de forma repetitiva y utilizando las mismas condiciones de medida. Las condiciones de repetibilidad incluyen:
- El mismo procedimiento de medida. - El mismo criterio de lectura. - El mismo instrumento de medida utilizando las mismas condiciones. - El mismo sistema. - El mismo observador. - Medidas sucesivas con poco intervalo de tiempo entre ellas.
Reproducibilidad:
Establece la precisión del proceso de medida cuando el conjunto de medidas se realiza bajo condiciones de medida cambiantes.
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Exactitud:Es la capacidad de un instrumento de acercarse al valor de la magnitud real, es decir, la cercanía del valor experimental obtenido con el valor exacto de una medida.
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A diferencia de las características estáticas las características dinámicas de un sensor o sistema de medida describen su comportamiento ante una entrada variable.
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Dicha entrada puedeser transitoria (impulso,escalón, rampa),periódica senoidal) oaleatoria (ruido). Laelección de una u otradepende del tipo desensor.
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En el ámbito de la instrumentación es importantetener en cuenta las diferentes respuestas al escalónde los sistemas; dichas respuestas dependen delorden del numerador y el denominador de su funciónde transferencia.
La mayoría de los casos, la respuesta es similar a laque presentaría un sistema de orden cero, primerorden o de segundo orden (en el denominador).
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Son aquellos que en su ecuación diferencial no hay derivadas, su respuesta temporal y frecuencial no experimentara cambios.Algunos sensores con sistema de orden cero son:Potenciómetro lineal y galgas extensiométricas
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El parámetro dinámico que representa un sistema de primer orden es su constante de tiempo, tiempo de levantamiento y tiempo de asentamiento
Tiempo de asentamiento: Es el tiempo que tarda una respuesta en estabilizarse en un valor.
Tiempo de levantamiento: Es el tiempo requerido para que la respuesta pase del 10 al 90%, del 5 al 95% o del 0 al 100% de su valor final.
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Los sistemas de primer orden tienen un elemento que almacena energía y otro que la disipa. Ejemplo: filtro pasa altas pasivo
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Los sistemas de segundo orden responden dediferentes formas ante una entrada escalónunitario, es decir dependiendo el amortiguamientoque tengan, los sistemas son más lentos o másrápidos, a continuación se citan los tipos deamortiguamiento del más lento al más rápido.
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1. sistema sobreamortiguado2. Sistema críticamente amortiguado3. Sistema subamortiguado
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Los sistemas de segundo orden tienen dos elementos que almacenan energía y dos que la disipan. A continuación un ejemplo:
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Consideraciones que se deben tener en cuenta a la hora de elegir un sensor:• Magnitud a medir.• Características de entrada/salida.• Características de alimentación.• Características ambientales.• Otros factores como: peso, dimensiones, coste de
mantenimiento y de sustitución entre otros.