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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