Metrologia

Resumen De Metrologia

CAPÍTULO 1

MEDICIÓN Y ERROR

Los procesos de medición requieren del manejo de ciertos instrumentos de acuerdo a lo que se pretende realizar. Estos instrumentos deben de aprenderse a manejar muy bien ya que pueden tener diversas funciones que nos ayudaran a facilitarnos nuestro trabajo.

Algunos conceptos que nos serán de gran utilidad son:

* Instrumento: dispositivo para determinar la magnitud o valor de alguna cantidad.

* Sensibilidad: es la mínima magnitud en la señal de entrada requerida para producir una determinada magnitud en la señal de salida.

* Error: desviación del valor original de la variable medida.

EXACTITUD Y PRESICIÓN

La exactitud es la aproximación de la medida obtenida por el instrumento a la del valor real.

La precisión es el grado con el cual las medidas diferencian unas de otras, se compone de dos características: conformidad y el número de cifras significativas con las cuales se puede realizar la medición; el error creado por las limitaciones de la escala es un error de precisión.

Una buena técnica de medición requiere un continuo escepticismo respecto a la exactitud de los resultados.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS

Estas cifras proporcionan información real relativa a la magnitud y precisión de las mediciones de una cantidad. El aumento de lacantidad de cifras significativas incrementa la precisión de una medición.

Sin embargo a menudo el número total de dígitos puede no representar la precisión de una medición. Los ceros a la izquierda del punto decimal causan incertidumbre lo que se resuelve mediante la notación científica de base 10.

Son las que se toman de acuerdo a la medida de los posibles errores como por ejemplo 117.1 ±0.5 indica que el valor del voltaje puede variar entre 117.05 V y 117.15 V.

Cuando un numero de mediciones independientes se toman con intención de obtener la mejor respuesta posible (la mas cercana al valor real), el resultado se suele expresar con la media aritmética de la lectura, con el posible intervalo de error, como la mayor desviación de lo obtenido.

TIPOS DE ERROR

Los errores son los que nos permiten la valoración para saber si algo esta bien para poder continuar o sino para tener que revisar lo que hicimos. Por lo general se clasifican en:

* Errores gruesos: son de origen humano, como errores de cálculo ortográficos etc.

Para tratar de no hacer estos errores en las mediciones es mejor que lo tomen varios observadores y que todos lo registren para que no haya error.

* Errores Sistemáticos que estos a su vez se subdividen en :

1. Errores instrumentales que por lo general son defectos o el desgaste de los instrumentos de medición a causa de su estructura metálica. Se pueden evitar calibrando de acuerdo a un patrón los instrumentos o colocándolos de manera adecuada.

2. Errores ambientales estos sepresentan debido a las condiciones externas que pueden llegar a afectar las mediciones. Se suelen dividir en estáticos y dinámicos los primeros se originan por las limitantes de los dispositivos y las otras debido a lentitud para responder a los cambios aplicados al instrumento.

* Errores aleatorios: suelen ser errores desconocidos, los cuales necesitan de un análisis estadístico para poder darle solución, estos pueden ser negativos o positivos.

ANÁLISIS ESTÁDISTICO

Sirve para obtener una determinación analítica de los errores a solucionar.

Media Aritmética: es el promedio de todas las lecturas tomadas

* Desviación de la media: es el alejamiento de alguna lectura previamente ya obtenida, la suma algebraica de todas las desviaciones equivale a 0.

Deflexión: desviación de la dirección de una corriente

Otra expresión esencialmente para la misma cantidad es la varianza o deviación cuadrática media, la cual es semejante a la desviación estándar excepto que no se le extrae la raíz cuadrada.

La varianza es una cantidad de gran utilidad en la realización de muchos cálculos, ya que las varianzas son aditivas. La desviación estándar tiene la ventaja de tener las mismas unidades que la variable, lo que facilita la comparación de magnitudes.

DISTRIBUCIÓN NORMAL DE ERRORES

El resultado de la serie de mediciones puede ser presentado gráficamente como diagrama de bloques o histograma, en el cual el número de lecturas observadas se grafica contra cada lectura de voltaje. En esta clasificación hay erroresprobables y errores límite que son los límites de las desviaciones de valores especificados.

Las siguientes proposiciones cualitativas se basan en la ley de distribución normal:

* Todas las observaciones incluyen pequeños efectos de distorsión, llamados errores aleatorios.

* Los errores aleatorios pueden ser positivos o negativos

* Hay igual probabilidad de errores aleatorios positivos y negativos.

ERRORES LÍMITE

Los componentes de un circuito están garantizados dentro de cierto porcentaje de su valor nominal. Los límites de las desviaciones de valores especificados se conocen como errores límite o errores de garantía.Por ejemplo las resistencia cuando dice que es de 500Ω y un error de ±10% esto indica que el error no será mayor que los limites (450 y 550).

CAPÍTULO 2

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDICIÓN

Se usan dos clases de unidades:

* Unidades fundamentales

* Unidades derivadas

Las unidades fundamentales son arbitrarias y se pueden seleccionar para ajustarlas a un cierto conjunto de circunstancias estas a su vez se dividen en primarias longitud, masa y tiempo y las secundarias que se usan en ciertas disciplinas como calorimetría, electricidad y de iluminación.

Las unidades derivadas son las que se pueden expresar en términos de unidades fundamentales, estas se expresan en términos de las 6 unidades básicas mediante la definición de ecuaciones un ejemplo de unidad derivada es m3.

En 1790 los científicos Franceses propusieron un sistema universal de medición, pero decidieron que nodeberían depender de patrones hechos por el hombre, sino basarse en medidas permanentes provistas por la naturaleza. Por consiguiente se escogió como unidad de longitud al metro, definiéndolo como la diez millonésima parte de la distancia desde el polo al ecuador a lo largo del meridiano que pasa a través de Paris. Como unidad de masa escogieron la masa de un centímetro cubico de agua destilada a 4°C, a la presión atmosférica normal y le dieron el nombre de gramo. Para la tercera unidad, la unidad de tiempo, decidieron emplear el segundo tradicional, definiéndolo como 1/ 86 400 del día solar medio; Gran Bretaña, mientras tanto, había estudiado un sistema de unidades eléctricas, y la Asociación Británica para el avance de la ciencia decidió que el centímetro y el gramo fueran las unidades fundamentales de longitud y masa. Desde ese momento se desarrollo el sistema CGS (centímetro-gramo-segundo) o sistema absoluto de unidades. Se establecieron dos sistemas paralelos. En el sistema electrostático CGS se derivo la unidad de carga eléctrica del centímetro, gramo y segundo para la fuerza entre las cargas eléctricas. En el sistema electromagnético CGS las unidades básicas son las mismas y la unidad de fuerza de polo magnético se deriva en la fórmula del cuadrado inverso para la fuerza entre polos magnéticos.

Pero este fue remplazado en 1960 por un convenio internacional el Sistema Internacional de Unidades (SI) el cual tiene 6 unidades básicas: metro, kilogramo, ampere, candela, kelvin, segundo.

UNIDADES ELÉCTRICAS YMAGNÉTICAS

El sistema electrostático CGSe se basa en experimentos derivados de la ley experimental de Coulomb para la fuerza entre dos cargas eléctricas.

La base del sistema electromagnético de unidades CGSm es determinada experimentalmente de la ley de coulomb para la fuerza entre dos polos magnéticos.

Los dos sistemas CGS se enlazaron por el descubrimiento de Faraday, según el cual un imán en movimiento puede inducir una corriente eléctrica en un conductor, e inversamente, la electricidad en movimiento puede producir efectos magnéticos.

El ampere, por lo tanto, se definió en términos del porcentaje de depósito de plata en una solución de nitrato de plata por la cual se pasa una corriente y el ohm como la resistencia de una columna especificada de mercurio.

Estas unidades y sus derivadas fueron llamadas unidades internacionales. Conforme las técnicas de medición mejoran, se descubrió que existían pequeñas diferencias entre las unidades prácticas derivadas del CGSm y las unidades internacionales.

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Las unidades derivadas se expresan en términos de estas seis unidades básicas (metro, kilogramo, segundo, ampere, kelvin y candela) mediante la definición de ecuaciones.

OTROS SISTEMAS DE UNIDADES

Algunos otros sistemas que hay son el Sistema Ingles que es integrado por pie, libra y segundo (longitud, masa y tiempo) respectivamente por lo cual se hacen sistemas de conversiones para llevarlas al SI. Otro sistema es el MTS (metro, tonelada y segundo) fue desarrollado en Francia parapropósitos de ingeniería.

CONVERSIÓN DE UNIDADES

La unidad es la que se convierte no el número de medida. Las ecuaciones dimensionales son de gran utilidad para convertir el valor

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