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Métodos de MediciónComparación
Año 2011Pablo De CésareJuan Perdomo
Métodos de Medición
Clasificación: Según como se obtenga el resultado
- Directos o Indirectos Según la técnica de indicación
- Deflexión o de Cero Según el procedimiento
- Comparación- Diferenciales- Sustitución- Resonantes
Medidas Directas o Indirectas
Métodos de deflexión Métodos de cero
Generales
De Comparación
De Sustitución
Diferenciales
Métodos de Medición Según como se obtenga el resultado
- Medición Directa : cuando disponemos de un instrumento de medida que la obtiene.Se obtiene directamente de los datos experimentales
Ej : la medición de tensión con un voltímetro
- Medición Indirecta: es aquella que realizando la medición de ciertas variables, podemos calcular otra distinta, por la que estamos interesados.Además de los datos experimentales es necesario conocer la ley que los vincula.
Ej : la medición de resistencia con voltímetro y amperímetro
Métodos de Medición Según la técnica de indicación
- Deflexión: La base para obtener el resultado de la medición consta en la variación de un indicador (display o aguja).
Ej : la medición de tensión de salida de una fuente con un voltímetro
- Cero: La anulación de una señal suministra la base para la obtención del resultado de la medición.
Ej : la medición de resistencia a través del puente de Wheatstone
Según el procedimiento-- ComparaciComparacióónn- Diferenciales- Sustitución- Resonantes
Métodos de Medición
Método de Comparación
DefiniciónSon aquellos en los cuales las dos cantidades a comparar coexisten simultáneamente en el circuito. Es decir coexisten simultáneamente dato e incógnita
Ej: al calibrar un amperímetro circula la misma corriente por el amperímetro patrón y por el calibrado
Medición de resistencias por comparación y técnica de deflexión
VR1
VR2
Comparación
Medición de resistencias por comparación y técnica de deflexión
Para minimizar los errores:- Los valores próximos de Rx y Rp- Máxima indicación (técnica de deflexión)
Hay error de método ?
Análisis del Error de método
TheveninV
VRx
Análisis del Error de método
Thevenin
V
VRp
Error de método
VR1
VR2
Método de comparación por técnica de cero
Definiciónaplica la misma filosofía de cualquier método de comparación, es decir que coexistan simultáneamente el patrón y la incógnita en el mismo circuito; pero esta vez la relación entre patrón e incógnita queda definida cuando se obtiene como lectura “CERO”
Medición de resistencias por comparación y técnica de cero
Puente de Wheatstone:
Descripción:Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida inventado por. Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Mide resistores lineales por comparación utilizando técnica de cero. si el resistor no es lineal, habria que medirlo con voltímetro y amperímetro.
Alcance:1<Rx<10M
I
-“A” simboliza a cualquier instrumento sensible a la corriente.- determina el rango seleccionado-R3 es un resistor patrón calibrado
Puente de Wheatstone
a b
La corriente por A depende de la diferencia de potencial entre a y b.En equilibrio, I=0
VR1 = VR2I1.R1=I2.R2
I2=I3= V/(R2+R3)
I1=Ix= V/(R1+Rx)
R1 = R2___R1+Rx R2+R3
R1.(R2+R3)=R2.(R1+Rx)R1.R2 + R1.R3 = R2.R1+R2.RxR1.R3=R2.Rx
Rx = R1R3R2
I=0
I1 I2
Puente de Wheatstone
Puente con caja de décadas
Puente de Hilo
Análisis de Errores Fuentes de error: de acuerdo con la clasificación de errores se
tiene: a) Errores groseros: se consideran que no existen. b) Errores sistemáticos:
b-1) Errores de instrumental: son los debidos a R1, R2 y R3 ya que las conocemos con una determinada tolerancia
Error de método: se considera que no hay. Error debido a las condiciones ambientales:
b-3.1) Por variación de la temperatura que producirá variaciones en los valores de las resistencias, ya sea por temperatura ambiente o efecto Joule.
b-3.2) Debido a la f.e.m. térmica. Debido a las resistencias de contacto y de aislación. Error de lectura: se debe a no poder determinar correctamente la
indicación de cero en el galvanómetro. Sensibilidad
SensibilidadSi estando el puente en equilibrio se produce una variación de R3, circulará por la rama que contiene al galvanómetro una intensidad de corriente que producirá una desviación del índice del galvanómetro. Si se indica con Δα la desviación del índice producida por una variación ΔR3 de la resistencia de ajuste alrededor de su posición de equilibrio, se define como
Sensibilidad absoluta del sistema a:
Sensibilidad relativa
SensibilidadObtenida prácticamente
La sensibilidad se determina experimentalmente provocando variaciones de R3 (R3+ R3-) alrededor de la posición de equilibrio y midiendo las correspondientes deflexiones α+ y α-
Sensibilidad del Puente.Puente ligeramente desbalanceado
Si se desbalancea el puenteRx daba el equilibrio y cambio R < 10% de R
Se puede obtener un eq. de Thevenin del puente entre los terminales B C
2233
3
321
..2.
)//()//(
xxoTH
xTH
RRRRRRVV
RRRRR
Si el valor de la resistencia del galvanómetro es Rm, la corriente que pasa a través del medidor cuando esta ligeramente en desequilibrio es
mTH
THm RR
VI
Ej. Demostrar las expresiones de Vth y Rth
Sensibilidad del puente12.00V
R2
{R1}
0V
R5
600
R3
100
Rx
{R}
PARAMETERS:R = 100R1 = 100
3.448VV2
12V
3.430V
R1
{R1}
0
0V
1
2
1
23
.100100RR
RRRRx
Para todo R2 = R1 tendremos la misma sensibilidad?
Cual?
a b
El equilibrio del puente no se afecta por variaciones de tensión de fuente o excitación.Señales de desequilibrio lineales.
En (a) si Rx cambia 0,1% Vo cambia 5mV………DMM tiene que medir 5,005V
Cuanto tiene que ser la estabilidad de la fuente y la exactitud del DMM?
Ejercicios