Astivia Chávez Dara Nimsi Pérez Hernández Laura Anayeli

Universidad Autónoma Metropolitana – Iztapalapa

Análisis de Sistemas Biomédicos de Medición

Práctica de Laboratorio No. 2

Calibración de un Instrumento de Medición: Voltímetro Analógico.

Bitácora:

El proceso de calibración de un instrumento de medición es uno de los elementos que se

deben considerar para lograr una adquisición confiable de datos. Además a través de dicho proceso

se puede determinar el comportamiento del error, para posteriormente minimizar el error

sistemático o determinista del instrumento. Otra característica importante que es posible obtener a

través del proceso de calibración es la imprecisión.

La calibración se lleva a cabo comparando datos de mediciones con un patrón.

1. Se realizaron mediciones de voltaje en un Voltímetro Analógico (Instrumento a calibrar), el

patrón fue medido en un Multímetro digital. El voltaje a medir fue el proporcionado por una

fuente de Voltaje de DC

a. Se tomaron mediciones desde 0.0 V hasta 2.51 V, variando el voltaje en forma

ascendente y descendente; usando la escala de 2.5 V. Los datos obtenidos fueron los

siguientes

No. Patrón Ascendente Descendente

15 1.27 1.25 1.25

16 1.36 1.35 1.35

17 1.43 1.41 1.42

18 1.50 1.50 1.50

19 1.64 1.65 1.61

20 1.74 1.73 1.75

21 1.83 1.82 1.82

22 1.95 1.95 1.94

23 2.03 2.00 2.02

24 2.10 2.10 2.10

25 2.16 2.15 2.14

26 2.21 2.20 2.20

27 2.33 2.30 2.30

28 2.38 2.37 2.35

29 2.47 2.45 2.45

30 2.51 2.50 2.50

Tabla No.1: Mediciones con la escala de 2.5V

No. Patrón Ascendente Descendente

1 0.01 0.00 0.00

2 0.05 0.05 0.04

3 0.07 0.06 0.06

4 0.17 0.15 0.20

5 0.27 0.25 0.25

6 0.32 0.30 0.30

7 0.40 0.39 0.40

8 0.51 0.50 0.49

9 0.60 0.59 0.60

10 0.75 0.74 0.75

11 0.89 0.89 0.85

12 0.94 0.92 0.91

13 1.05 1.04 1.05

14 1.11 1.10 1.09

Astivia Chávez Dara Nimsi Pérez Hernández Laura Anayeli

b. Se tomaron mediciones variando el voltaje desde 0.0 V hasta 25.90 V, variando el

voltaje en forma ascendente y descendente, utilizando la escala de 25 V. Los datos

obtenidos fueron los siguientes:

No. Patrón Ascendente Descendente

15 9.94 9.96 9.90 16 10.96 10.80 10.90 17 11.98 12.00 11.80 18 12.92 12.80 12.80 19 14.00 13.90 13.90 20 14.47 14.40 14.40 21 14.98 14.90 14.90 22 15.95 15.90 15.80 23 17.00 17.00 16.90 24 18.00 17.90 17.90 25 19.01 19.00 18.90 26 20.00 20.00 19.90 27 20.90 20.90 21.00 28 21.90 22.00 21.90 29 23.70 23.60 23.50 30 24.90 24.90 24.90

Tabla No.2: Mediciones con la escala de 25V

Procesamiento de datos:

2. Posteriormente se llevó a cabo el procesamiento de los datos obtenidos:

a. Mediante la graficación de los mismos.

Gráfico 1. Mediciones en Escala de 2.5V

y = 0.9996x - 0.0108

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0.00 1.00 2.00 3.00

Vo

ltaj

e a

nal

ógi

co

Voltaje Digital

Mediciones en escala de 2.5

Ascendente

Descendente

Lineal (Ascendente)

Lineal (Descendente)

No. Patrón Ascendente Descendente

1 0.40 0.00 0.10 2 0.94 0.60 0.80 3 1.45 1.10 1.30 4 1.93 1.16 1.75 5 2.43 2.10 2.42 6 2.91 2.51 2.75 7 3.46 3.20 3.25 8 3.95 3.75 3.80 9 4.02 4.00 3.90

10 5.01 4.90 4.90 11 5.95 5.80 5.80 12 6.99 6.90 6.90 13 7.95 7.75 7.75 14 8.96 8.75 8.90

Astivia Chávez Dara Nimsi Pérez Hernández Laura Anayeli

Gráfico 2. Mediciones en Escala de 2.5V

b. A través de los errores Sistemático y de Imprecisión:

i. La obtención de los parámetros m & b a través de la utilización de un modelo

lineal permitió la estimación de los errores, resultando lo siguiente:

Parámetro Escala de 0-2.5 V Escala de 0-25 V

m 0.9996 1.0168

b -0.0108 V -0.3329 V

Error sistemático

eG=m-1 -0.0004 0.0168

eO=b -0.0108 V -0.3329 V

Imprecisión

σ: Intervalo yn ± σP 0.00884 0.1211

3σ: Intervalo yn + 3σP 0.02652 V 0.3633 V

Tabla No. 3 Determinación de los errores

De lo anterior podemos concluir que:

En la escala de 2.5 V.

En la escala de 25 V.

y = 1.0168x - 0.3329 R² = 0.9997

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

Vo

ltaj

e a

nal

ógi

co

Voltaje digital

Mediciones con escala de 25 v

Ascendente

Descendente

Lineal (Ascendente)

Lineal (Descendente)

Astivia Chávez Dara Nimsi Pérez Hernández Laura Anayeli

Conclusiones:

De acuerdo a la “datasheet” del Multímetro Analógico utilizado** en cuyas especificaciones se

describe una precisión de medición del 2% de la escala de medición utilizada. Se puede concluir que

el instrumento no requiere ningún ajuste extra, ya que los valores obtenidos en el procesamiento de

los datos son inferiores al valor de precisión indicado por el fabricante.

Dara Nimsi Astivia Chávez.

La calibración de un instrumento, es un proceso importante que se debe de hacer para poder dar

valores con el mínimo error sistemático al usuario y que él tenga la confianza que está tomando las

mediciones correctamente. En la parte biomédica es de real importancia que los instrumentos

utilizados estén calibrados porque de esto depende la información que se dan a los pacientes.

Al calcular los errores y resultados del voltímetro analógico por medio de la técnica de mínimos

cuadrados, se puede concluir que el voltímetro no tiene un error sistemático grande que rebase a lo

que indica el fabricante por lo que no necesita calibrarse.

Laura Anayeli Pérez Hernández

Figura 1. Multímetro Digital de Simpson Electric

** 260-6XLM Low Power VOM®. Simpson Electric.

Astivia Chávez Dara Nimsi Pérez Hernández Laura Anayeli

Bibliografía

*Muñoz, G.C., Charraga M.T. (1997) Manual de instrumentación electrónica y biomédica. México D.F.:

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

*260-6XLM & 260-6XLPM®Low Power VOM® Datasheet. Disponible en:

[http://www.simpsonelectric.com/images/File/datasheets/260-6xlm-260-6lpm.pdf] Consultado: 27 de enero de

2014.