Conceptos Fundamentales de Metrología
Mapa conceptual
La metrología es esencial para obtener mediciones precisas y fiables. Incluye conceptos como escalas, sensibilidad y exactitud en instrumentos de medida. Entender la repetibilidad y reproducibilidad es vital para la confianza en los resultados científicos y técnicos.
Resumen
Esquema
Conceptos Fundamentales de Metrología
La metrología es la ciencia que se ocupa de las mediciones y sus aplicaciones, abarcando todos los aspectos teóricos y prácticos que aseguran la precisión y la fiabilidad de los resultados obtenidos. Un instrumento de medida es un aparato diseñado específicamente para cuantificar una magnitud física, ya sea de manera autónoma o en combinación con accesorios adicionales. La indicación es el valor que muestra un instrumento de medida, que puede ser presentado de diversas formas, como una lectura numérica en una pantalla digital o la posición de una aguja en un dial. Es crucial entender que la indicación puede diferir del valor real de la magnitud medida y que esta diferencia debe ser conocida y controlada para garantizar la calidad de las mediciones.Sistemas y Cadenas de Medida
Un sistema de medida es un conjunto de componentes coordinados que trabajan en conjunto para determinar el valor de una magnitud física. Incluye uno o más instrumentos de medida y puede requerir dispositivos adicionales para su funcionamiento óptimo. La cadena de medida, por su parte, es la secuencia de elementos que conforman el camino que sigue la señal desde el sensor hasta el dispositivo de salida. Ejemplos de cadenas de medida son los sistemas electroacústicos, que pueden incluir transductores como micrófonos, y sistemas mecánicos, que pueden utilizar elementos como tubos Bourdon y sistemas de palancas para transmitir y amplificar la señal medida.Escala y División en Instrumentos de Medida
La escala de un instrumento de medida es la representación visual de un conjunto ordenado de valores de la magnitud que se está midiendo, marcados en un dispositivo visualizador. Estas marcas, que pueden estar acompañadas de números, facilitan la lectura e interpretación de los resultados. La división de escala es la distancia entre dos marcas consecutivas en la escala y determina la menor diferencia que puede ser leída directamente en el instrumento. Herramientas como termómetros, manómetros y multímetros utilizan escalas para proporcionar lecturas claras y directas.Intervalos y Medidas Materializadas
El intervalo de indicaciones es el rango de valores que un instrumento de medida puede mostrar, desde la indicación más baja hasta la más alta. La amplitud de un intervalo nominal de indicaciones es la diferencia entre los extremos de dicho intervalo. Por ejemplo, un voltímetro con un intervalo de -10 V a +10 V tiene una amplitud de 20 V. Las medidas materializadas son representaciones físicas de una magnitud, como patrones de longitud o masas de referencia, que se utilizan para calibrar y verificar la precisión de los instrumentos de medida, asegurando así su correcto funcionamiento y la estandarización de las mediciones.Sensibilidad y Umbral de Discriminación en Sistemas de Medida
La sensibilidad de un sistema de medida se define como la relación entre el cambio en la indicación y el cambio correspondiente en la magnitud medida. Esta propiedad es fundamental para determinar la capacidad del sistema para detectar pequeñas variaciones en la magnitud. El umbral de discriminación es el valor mínimo de cambio en la magnitud medida que produce un cambio discernible en la indicación. Factores como el ruido de fondo y la fricción interna pueden influir en el umbral de discriminación, afectando la capacidad del instrumento para detectar cambios sutiles.Resolución y Histéresis en Instrumentos de Medida
La resolución de un instrumento de medida es la menor diferencia en la magnitud medida que puede ser detectada y diferenciada por el instrumento. Este parámetro es crucial para comprender la capacidad del instrumento para discernir entre valores cercanos. La histéresis, por otro lado, es el fenómeno por el cual la indicación de un instrumento de medida depende de la dirección previa del cambio de la magnitud medida, lo que puede introducir errores en las lecturas. La comprensión de la histéresis es importante para evaluar y corregir su impacto en la precisión de las mediciones.Características de Respuesta y Estabilidad en Medición
La característica de respuesta de un instrumento de medición describe cómo la salida (indicación) varía en función de la entrada (magnitud medida). Un comportamiento lineal indica una relación directamente proporcional entre la entrada y la salida, mientras que cualquier desviación de esta linealidad se conoce como no-linealidad. La estabilidad se refiere a la capacidad de un instrumento para mantener sus características metrológicas inalteradas a lo largo del tiempo, lo que es esencial para la confiabilidad de las mediciones en periodos prolongados.Exactitud, Veracidad y Clases de Exactitud en Medición
La exactitud de una medición es la cercanía entre el valor medido y el valor verdadero de la magnitud objetivo. Es un indicador crítico de la calidad de una medición. La veracidad, en cambio, se relaciona con la cercanía entre el promedio de un conjunto de mediciones repetidas y un valor de referencia conocido. Las clases de exactitud son categorías que clasifican instrumentos o sistemas de medida según su capacidad para mantener los errores dentro de límites predefinidos, lo que permite a los usuarios seleccionar el instrumento adecuado para una aplicación específica en función de sus necesidades de precisión.Repetibilidad y Reproducibilidad en Mediciones
La repetibilidad es la consistencia de los resultados de mediciones sucesivas de la misma magnitud, realizadas bajo las mismas condiciones de operación. Es un indicador de la fiabilidad de un instrumento de medida. La reproducibilidad, por otro lado, se refiere a la capacidad de obtener resultados consistentes cuando las mediciones se realizan bajo condiciones cambiantes, como diferentes operadores o ubicaciones. Ambos términos son vitales para asegurar la validez y la confianza en los resultados de las mediciones en una amplia gama de contextos científicos y técnicos.
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Definición y alcance de la metrología
Ciencia de las mediciones
La metrología es la ciencia que se encarga de las mediciones y sus aplicaciones
Precisión y fiabilidad de los resultados
Instrumentos de medida
Los instrumentos de medida son aparatos diseñados para cuantificar magnitudes físicas con precisión y fiabilidad
Indicación
La indicación es el valor que muestra un instrumento de medida y debe ser conocida y controlada para garantizar la calidad de las mediciones
Diferencia entre indicación y valor real
Es importante entender que la indicación puede diferir del valor real de la magnitud medida y debe ser controlada para garantizar la calidad de las mediciones
Sistemas y cadenas de medida
Definición de sistema de medida
Un sistema de medida es un conjunto de componentes coordinados que trabajan juntos para determinar el valor de una magnitud física
Componentes de un sistema de medida
Instrumentos de medida
Los instrumentos de medida son uno de los componentes principales de un sistema de medida
Dispositivos adicionales
Algunos sistemas de medida pueden requerir dispositivos adicionales para su funcionamiento óptimo
Definición de cadena de medida
La cadena de medida es la secuencia de elementos que conforman el camino que sigue la señal desde el sensor hasta el dispositivo de salida
Escala y división en instrumentos de medida
Definición de escala
La escala es la representación visual de un conjunto ordenado de valores de la magnitud medida en un instrumento
Importancia de la escala
Facilita la lectura e interpretación de resultados
Las marcas en la escala facilitan la lectura e interpretación de los resultados de un instrumento de medida
Permite una lectura directa
La escala permite una lectura directa de la magnitud medida en el instrumento
Definición de división de escala
La división de escala es la distancia entre dos marcas consecutivas en la escala y determina la menor diferencia que puede ser leída directamente en el instrumento
Intervalos y medidas materializadas
Definición de intervalo de indicaciones
El intervalo de indicaciones es el rango de valores que un instrumento de medida puede mostrar
Amplitud de un intervalo nominal de indicaciones
La amplitud de un intervalo nominal de indicaciones es la diferencia entre los extremos de dicho intervalo
Definición de medidas materializadas
Las medidas materializadas son representaciones físicas de una magnitud utilizadas para calibrar y verificar la precisión de los instrumentos de medida
Conceptos Fundamentales de Metrología
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00
Un ______ de medida es un dispositivo creado para determinar la cantidad de una magnitud física, de forma independiente o con accesorios extra.
instrumento
01
La ______ es el dato que muestra un instrumento de medida, pudiendo ser un número en una pantalla digital o la posición de una aguja.
indicación
02
Es fundamental comprender que la ______ mostrada por un instrumento de medida puede no coincidir con el valor real de la magnitud y esta discrepancia debe ser conocida y manejada.
indicación
