Instrumentos de Medida

Measurement Tools

• Types of Measurement Tools:
  • Transducers (convert physical parameters to electrical signals)
  • Sensors (detect and respond to physical parameters)
  • Transmitters (convert sensor output to standardized signal)
• Measurement Tool Characteristics:
  • Accuracy (difference between measured and true values)
  • Precision (repeatability of measurements)
  • Resolution (smallest change in measured value)
  • Sensitivity (change in output per unit change in input)

Data Acquisition Systems

• Components:
  • Sensors or transducers
  • Signal conditioning circuits (amplify, filter, and modify signals)
  • Analog-to-digital converters (ADCs)
  • Microcontrollers or computers (store and process data)
• Data Acquisition Modes:
  • Time-based (sample at fixed time intervals)
  • Event-based (sample in response to specific events)
  • Hybrid (combination of time- and event-based)

Instrumentation Design

• Design Considerations:
  • System requirements (accuracy, precision, resolution)
  • Sensor selection (type, range, and characteristics)
  • Signal conditioning and processing
  • Noise reduction and interference minimization
• Design Steps:
  1. Define system requirements
  2. Select sensors and transducers
  3. Design signal conditioning circuits
  4. Choose data acquisition components
  5. Develop software for data processing and analysis

Sensor Calibration

• Why Calibrate:
  • Ensure accurate measurements
  • Account for sensor drift and nonlinearity
  • Compensate for environmental effects
• Calibration Methods:
  • Manufacturer-provided calibration data
  • In-situ calibration (in the system or application)
  • Laboratory calibration (in a controlled environment)
• Calibration Techniques:
  • Zero-point adjustment (set zero reference point)
  • Span adjustment (set full-scale output)
  • Linearity correction (compensate for nonlinear responses)

Signal Processing

• Signal Processing Steps:
  1. Filtering (remove noise and unwanted signals)
  2. Amplification (increase signal strength)
  3. Conditioning (modify signal to meet system requirements)
  4. Conversion (analog-to-digital or digital-to-analog)
• Signal Processing Techniques:
  • Time-domain analysis (examine signal in time domain)
  • Frequency-domain analysis (examine signal in frequency domain)
  • Digital signal processing (use algorithms and software)

Herramientas de Medición

• Tipos de Herramientas de Medición:
  • Transductores (convierten parámetros físicos en señales eléctricas)
  • Sensores (detectan y responden a parámetros físicos)
  • Transmisores (convierten la salida del sensor en una señal estandarizada)
• Características de las Herramientas de Medición:
  • Precisión (diferencia entre los valores medidos y los verdaderos)
  • Exactitud (repeatabilidad de las mediciones)
  • Resolución (cambio más pequeño en el valor medido)
  • Sensibilidad (cambio en la salida por unidad de cambio en la entrada)

Sistemas de Adquisición de Datos

• Componentes:
  • Sensores o transductores
  • Circuitos de condicionamiento de señales (amplifican, filtran y modifican señales)
  • Convertidores analógico-digitales (ADC)
  • Microcontroladores o computadoras (almacenan y procesan datos)
• Modos de Adquisición de Datos:
  • Basado en tiempo (muestreo a intervalos de tiempo fijos)
  • Basado en eventos (muestreo en respuesta a eventos específicos)
  • Híbrido (combinación de modos basados en tiempo y eventos)

Diseño de Instrumentación

• Consideraciones de Diseño:
  • Requisitos del sistema (precisión, exactitud, resolución)
  • Selección de sensores y transductores (tipo, rango y características)
  • Condicionamiento y procesamiento de señales
  • Reducción de ruido y minimización de interferencias
• Pasos de Diseño:
  • Definir requisitos del sistema
  • Seleccionar sensores y transductores
  • Diseñar circuitos de condicionamiento de señales
  • Seleccionar componentes de adquisición de datos
  • Desarrollar software para procesar y analizar datos

Calibración de Sensores

• Por qué Calibrar:
  • Asegurar mediciones precisas
  • Contabilizar la deriva de sensores y no linealidad
  • Compensar efectos ambientales
• Métodos de Calibración:
  • Datos de calibración proporcionados por el fabricante
  • Calibración in situ (en el sistema o aplicación)
  • Calibración en laboratorio (en un entorno controlado)
• Técnicas de Calibración:
  • Ajuste de punto cero (establecer punto de referencia cero)
  • Ajuste de rango (establecer salida aFULL scala)
  • Corrección de linealidad (compensar respuestas no lineales)

Procesamiento de Señales

• Pasos de Procesamiento de Señales:
  • Filtrado (eliminar ruido y señales indeseadas)
  • Amplificación (aumentar la fuerza de la señal)
  • Condicionamiento (modificar la señal para cumplir con los requisitos del sistema)
  • Conversión (analógico-digital o digital-analógico)
• Técnicas de Procesamiento de Señales:
  • Análisis de dominio de tiempo (examinar la señal en el dominio de tiempo)
  • Análisis de dominio de frecuencia (examinar la señal en el dominio de frecuencia)
  • Procesamiento de señales digitales (usar algoritmos y software)