PROCEDIMIENTO EL-020 PARA LA CALIBRACIÓN DE .(ii).Este concepto se aplica también a un dispositivo

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  • Edicin digital 1

    PROCEDIMIENTO EL-020 PARA LA CALIBRACIN DE MULTMETROS DIGITALES CON MS DE 5 1/2 DGITOS DE RESOLUCIN

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  • Edicin digital 1

    Este procedimiento ha sido revisado, corregido y actualizado, si ha sido necesario. La presente edicin se emite en formato digital. Hay disponible una edicin en papel que se puede adquirir en nuestro departamento de publicaciones. Este procedimiento de calibracin es susceptible de modificacin permanente a instancia de cualquier persona o entidad. Las propuestas de modificacin se dirigirn por escrito, justificando su necesidad, a cualquiera de las siguientes direcciones: Correo postal Centro Espaol de Metrologa C/ del Alfar, 2, 28760 Tres Cantos, Madrid Correo electrnico cem@cem.es

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    MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO

    NDICE

    Pgina

    1 OBJETO ....4 2 ALCANCE......4 3 DEFINICIONES.......................5 4 GENERALIDADES.....12 5 DESCRIPCIN...14

    5.1. Equipos y materiales........................14 5.2. Operaciones previas......14 5.3. Proceso de calibracin...17 5.4. Toma y tratamiento de datos...........29

    6 RESULTADOS........30

    6.1. Clculo de incertidumbres..30 6.2. Interpretacin de resultados...41

    7 REFERENCIAS...........42

    7.1. Documentos necesarios para realizar la calibracin..42 7.2. Otras referencias para consulta.42

    8 ANEXO: Ejemplo numrico...........43

    8.1. Datos de partida...43 8.2. Determinacin del error asociado a la calibracin..44 8.3. Asignacin de las componentes de incertidumbre.45 8.4. Clculo de la incertidumbre expandida.49 8.5. Expresin del resultado de calibracin.49

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    1. OBJETO El presente procedimiento tiene por objeto dar a conocer los mtodos y la sistemtica necesaria para realizar la calibracin de multmetros digitales, cuya resolucin sea mayor de 5 dgitos. Segn la Clasificacin de instrumentos de Metrologa Elctrica [6], este equipo se denomina tcnicamente multmetro numrico, y su cdigo de identificacin es el 13.03, no obstante se emplear la denominacin de multmetro digital a lo largo de este procedimiento, por ser esta ltima mayoritariamente empleada tanto en empresas como en laboratorios. 2. ALCANCE El mbito de aplicacin del presente procedimiento se limita a la calibracin de multmetros digitales de elevada exactitud en la que se utiliza un calibrador multifuncin como elemento de transferencia de la tensin e intensidad, tanto alterna como continua, aprovechando su alta estabilidad a corto plazo. Para materializar la resistencia elctrica se utilizan resistencias patrn o bien podra emplearse la resistencia sintetizada por el calibrador multifuncin, si bien para el uso de ste ltimo seran de aplicacin los mismos condicionantes que se establezcan con el resto de las magnitudes antes mencionadas. Sera recomendable que se satisficiera el principio bsico de que la incertidumbre de calibracin se encuentre preferiblemente entre un tercio y una dcima del error de utilizacin permitido para el instrumento a calibrar [7], emplendose el procedimiento de calibracin aqu descrito, dependiendo en cualquier caso de las caractersticas del calibrador multifuncin, de las resistencias patrn utilizadas y del multmetro digital a calibrar. En la siguiente tabla 1 se recoge la relacin entre la incertidumbre de uso de un calibrador multifuncin en diferentes momentos tras su calibracin y la exactitud de un multmetro digital utilizando las especificaciones entregadas por su fabricante a un ao:

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    Tabla 1: relacin entre la incertidumbre de uso de un calibrador multifuncin en diferentes momentos tras su calibracin y la exactitud de un multmetro digital

    Resolucin del multmetro

    Calibrador multifuncin 6 7 8

    24 horas 10:1 4:1

    90 das 4:1 2:1 Tiempo desde su calibracin

    1 ao 2:1 1:1

    Esta tabla pretende ser orientativa ya que, obviamente, depende de la magnitud considerada, del calibrador multifuncin a utilizar y del multmetro digital bajo prueba. No obstante, tal y como se deduce de la tabla, por ejemplo, para calibrar un multmetro de 8 dgitos, considerando como lmites mximos de error permitido sus especificaciones a un ao, manteniendo una relacin de 4:1, es necesario calibrar el calibrador multifuncin y utilizarlo dentro de las 24 horas siguientes a este proceso para aprovechar su buena estabilidad durante ese intervalo de tiempo. Tambin es evidente que si se utilizan lmites ms restrictivos para el multmetro digital, la relacin puede ser inferior llegndose incluso a relaciones del tipo 1:1.

    Este procedimiento es aplicable a la calibracin de multmetros digitales con capacidad para medir las magnitudes antes citadas en los siguientes rangos:

    Tensin continua: 10 mV a 1000 V

    Tensin alterna: 10 mV a 1000 V (10 Hz a 1MHz)

    Intensidad continua: 100 A a 2 A

    Intensidad alterna: 10 mA a 2 A (10 Hz a 10 kHz)

    Resistencia: 1 a 100 M

    3. DEFINICIONES La terminologa que se utiliza en este procedimiento es la del VIM, referencia [1]. No obstante se recogen a continuacin algunas definiciones especficas tiles para la comprensin del mismo.

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    Ajuste de un instrumento de medida [1] (3.11): Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema de medida para que proporcione indicaciones prescritas, correspondientes a valores dados de la magnitud a medir. NOTAS: (i). Diversos tipos de ajuste de un sistema de medida son: ajuste de cero, ajuste del offset (desplazamiento) y ajuste de la amplitud de escala (denominado tambin ajuste de la ganancia). (ii). No debe confundirse el ajuste de un sistema de medida con su propia calibracin, que es un requisito para el ajuste. (iii). Despus de su ajuste, generalmente un sistema de medida debe ser calibrado nuevamente. El ajuste puede ser automtico, semiautomtico o manual.

    Autocalibracin [4]:

    Proceso de calibracin interna de un instrumento, con el propsito de mejorar su exactitud. Calibracin [1] (2.39): Conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relacin entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de esa magnitud realizados por patrones.

    NOTAS (i) El resultado de una calibracin permite atribuir a las indicaciones los valores correspondientes del mensurando o bien determinar las correcciones a aplicar en las indicaciones. (ii). Una calibracin puede servir tambin para determinar otras propiedades metrolgicas tales como los efectos de las magnitudes de influencia. (iii) Los resultados de una calibracin pueden consignarse en un documento denominado, a veces certificado de calibracin o informe de calibracin.

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    Calibrador multifuncin [6]:

    Instrumento que suministra en sus bornes de salida las magnitudes: tensin continua y alterna, intensidad continua y alterna y resistencia, en distintos rango, que son necesarias para la calibracin tanto de multmetros digitales como analgicos, as como otros instrumentos elctricos de aplicacin ms especfica. Por sus caractersticas constituye por s slo un pequeo laboratorio de calibracin.

    Desviacin tpica experimental: Para una serie de n mediciones de un mismo mensurando, la magnitud s que caracteriza la dispersin de los resultados, dada por la frmula:

    1

    )(1

    2

    =

    =

    n

    xx

    s

    n

    i

    i

    (1)

    siendo xi el resultado de la i-sima medicin y x la media aritmtica de las n mediciones consideradas:

    n

    x

    x

    n

    i

    i== 1 (2)

    NOTAS

    (i): Considerando la serie de n valores como muestra de una distribucin, x es un estimador insesgado de la media , y s2 es un estimador insesgado de la varianza 2 de dicha distribucin.

    (ii): La expresin ns / es una estimacin de la desviacin estndar de la distribucin de la media de x, y se denomina desviacin estndar experimental de la media. (iii) La desviacin tpica experimental de la media en ocasiones se denomina, incorrectamente, error de la medida.

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    Error de indicacin de un instrumento de medida [1] (2.16):

    Indicacin de un instrumento de medida menos un valor verdadero de la magnitud de entrada correspondiente. NOTAS: (i): Este concepto se aplica principalmente cuando se compara el instrumento con un patrn de referencia. (ii): Dado que un valor verdadero no puede determinarse, en la prctica se utiliza un valor convencionalmente verdadero. (iii): Para una medida materializada, la indicacin es el valor que le ha sido asignado.

    Incertidumbre de medida [1] (2.26): Parmetro, asociado al resultado de una medicin, que caracteriza la dispersin de los valores que podran razonablemente ser atrib