Investigación de Instrumentación

Estudiante: Randy Castillo 8-861-2431 Grupo: 1IM231

Rango del Instrumento: es el conjunto de los valores correspondientes a la variable que es objeto de la medida, y que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento; se expresa mediante los valores extremos. Por ejemplo, un equipo para la medida de temperatura puede tener un rango de 0 a 100 ºC. Los instrumentos suelen incorporar distintos rangos. La selección del rango determina el valor de otras características estáticas. El rango puede ser unipolar o bipolar. La diferencia entre los límites del rango suele denominarse alcance (span).

Velocidad (Frecuencia de muestreo): A menudo las medidas se realizan sobre señales variables en el tiempo. Por ejemplo, una tarjeta de adquisición de datos que toma muestras de una señal sinusoidal. El número de muestras por segundo (frecuencia de muestreo) no puede tomar un valor arbitrario. Intuitivamente, al muestrear una señal de frecuencia elevada con una frecuencia de muestreo baja, no conseguiremos recuperar la señal original; se obtiene otra de frecuencia menor. La figura 1 muestra el efecto de un muestreo lento comparado con la frecuencia de la señal. Cada punto de la gráfica de la izquierda corresponde al valor real de la muestra en un instante de tiempo dado. Al reconstruir la señal a partir de los valores digitalizados de la gráfica de la derecha no se recupera la señal original, sino otra de menor frecuencia.

Sensibilidad: representa el cambio producido en la variable de salida o resultado de lectura del instrumento para un determinado cambio en la entrada. Es decir, es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo.

Para instrumentos analógicos, la sensibilidad se define como el cociente entre la deflexión observada en la escala y el valor medido que ocasiona la deflexión.

De esto se deduce que la sensibilidad viene dada por la pendiente de la característica de transferencia de un instrumento, representada como la recta de ajuste de mínimos cuadrados. Si, por ejemplo, una presión de 2 bar produce una deflexión de 10 grados en el indicador de un transductor de presión, la sensibilidad del instrumento es 10 grados/2 bar = 5 grados/bar.

Resolución: Cuando un instrumento muestra una determinada lectura de salida, existe un límite inferior dado por el mínimo cambio en la entrada o medida que produce un cambio observable en la salida o lectura del instrumento. Por tanto, la resolución es la menor porción de señal que puede ser observada.

En equipos analógicos suele expresarse como un valor absoluto y viene dada también por la "fineza" con que la escala indicadora de salida se subdivide. Por ejemplo, en el indicador de velocidad de un coche, podemos encontrar subdivisiones de 20 km/h. Entre cada subdivisión encontramos también marcas de 5 km/h. Estos espacios menores determinan la resolución del instrumento, ya que entre cada dos marcas separadas 20 km/h no podemos medir la velocidad apreciando variaciones menores que ± 5 km/h.

La mayoría de los instrumentos electrónicos de medida actuales incorpora un convertidor analógico/digital (CAD) que determina su resolución. Existen varias formas de caracterizarla: bits, dígitos y cuentas. La denominación "1/2 dígito" significa que el dígito más significativo del indicador numérico del instrumento (formado por circuitos convertidores del código BCD al de 7 segmentos) sólo puede ser 0 ó 1 para rangos unipolares, y 2 para rangos bipolares.

Exactitud: Capacidad de un instrumento de dar valores de error pequeños. Si un instrumento está calibrado correctamente los errores aleatorios inevitables harán que los resultados de la medición tengan una cierta dispersión, si el promedio de las mediciones coincide con el valor verdadero el instrumento es exacto.

La estadística (media en este caso) nos podrá acercar al valor verdadero. La exactitud se puede especificar en porcentaje del valor medido o bien en porcentaje del valor a fondo de escala del instrumento.

En el caso de los instrumentos destinados a procesos industriales en general esa exactitud especificada corresponde a todo el rango de medición del mismo

Precisión: La precisión de un instrumento es la magnitud en que la lectura dada puede ser mala, es decir la magnitud en que difiere una lectura del valor real.

Cuanto mayor es la precisión menor es la dispersión de los valores de la medición alrededor del valor medido. Podría suceder que ese valor no fuese exacto pero la dispersión ser chica, en ese caso el instrumento es preciso pero no exacto.

La precisión está asociada a estadísticas como la varianza y el desvío standard. En la técnica se suele exigir que los valores de variables importantes para la calidad del producto se mantengan dentro de un campo dado por tres desvíos standard en más o en menos del valor especificado, y estos desvíos deben ser pequeños para tener buena precisión.

Fiabilidad: es la probabilidad de que éste operará de acuerdo con un nivel de prestaciones bajo las condiciones especificadas para su uso.

Repetibilidad: Capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en sucesivas ocasiones bajo exactamente las mismas condiciones.

Un detalle muy importante de esto es que se debe exigir que la medición se debe realizar con la variable en sentido creciente o decreciente pero no en ambos sentidos, pues en ese caso deja de ser Repetibilidad para ser HISTÉRESIS.

Histéresis : El amortiguamiento más el rozamientos hace que haya un consumo de energía en la carga y descarga de los instrumentos.

Es debido a eso que la curva de calibración ascendente no coincida con la descendente y eso es llamado Histéresis Baja .Histéresis es la capacidad de un instrumento de repetir la salida cuando se llega a la medición en ocasiones consecutivas bajo las mismas condiciones generales pero una vez con la medición de la variable en un sentido (por ejemplo creciente) y en la siguiente con la variable en sentido contrario (por ejemplo decreciente).

Como otros parámetros de especificación de los instrumentos se acostumbra a especificar la histéresis como un valor porcentual de la medición o bien del fondo de escala del instrumento.

Calibración: Una calibración del instrumento es un conjunto de valores de la relación entre la variable de entrada (del proceso) y la variable de salida (medición) ,donde se mantienen las restantes condiciones constantes.

Como vemos habrá infinitas calibraciones si variamos las condiciones en las que se levanta la curva de calibración.

Se trata de alguna forma de obtener expresiones que relacionen las variables externas que influyen en la obtención de la medición a fin de corregir la calibración en condiciones standard. Un ejemplo típico es la temperatura como variable que hace derivar las mediciones de otros parámetros en control de procesos.

Con el avance de la era digital, se pueden almacenar varias calibraciones y dar la medición a través de rutinas de interpolación entre las mismas.

Respuesta dinámica Los diagramas de la respuesta del instrumento a frecuencias de entrada variables recorriendo todo el espectro presentados en forma logarítmica (Diagramas de Bode) dan una idea acabada de la capacidad del instrumento a responder con una magnitud de salida razonable (ganancia constante) y sin un retraso de fase notable.

Tengamos en cuenta que el retraso de fase tiende a inestabilizar los lazos de control. Al rango de frecuencias donde se cumplen las condiciones arriba mencionadas se lo denomina “Ancho de banda”.

Evidentemente si las señales a medir son de frecuencias muy bajas no interesará la característica de la respuesta dinámica del instrumento.

Ancho de Banda: Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal.

Es común denominar ancho de banda digital a la cantidad de datos que se pueden transmitir en una unidad de tiempo. Por ejemplo, una línea ADSL de 256 kbit/s puede, teóricamente, enviar 256 000 bits (no bytes) por segundo. Esto es en realidad la tasa de transferencia máxima permitida por el sistema, que depende del ancho de banda analógico, de la potencia de la señal, de la potencia de ruido y de la codificación de canal.

Umbral: El concepto de umbral es similar al de resolución, es la mínima desviación respecto del valor cero de la magnitud que se mide, que es apreciable en la respuesta del equipo

Bibliografía:

http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/ Electronics_Instrum_Files/temas/T1_caract_instr.pdf

http://laboratorios.fi.uba.ar/lscm/Instrum01.pdf