Metrologia Fisica Basica II

8/16/2019 Metrologia Fisica Basica II

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Instrumento de mediciónDispositivo utilizado para realizarmediciones, solo o asociado a unoo varios dispositivossuplementarios.

1.5 Características de los instrumentos de medición1.5.1 Características de los instrumentos




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56 7 8 9 10 11

12

Parte de un instrumento visualizador, que consiste enun conjunto ordenado de marcas, eventualmenteacompañadas de números o valores de la magnitud.

Escala(de un instrumento de medición condispositivo visualizador)

Escala(División de la)Parte de una escala comprendidaentre dos marcas sucesivas.


e1



Diapositiva 76

e1 No aparece en VIMerosas, 18/06/2010




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Conjunto de valores comprendido entre dos indicacionesextremas.

56 7 8 9 10 11

12

Intervalo de indicaciones

Amplitud de un intervalo nominal de indicacioneValor absoluto de la diferencia entre los valoresextremos de un intervalo nominal de indicaciones.





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Valor nominal

Valor redondeado o aproximado deuna magnitud característica de uninstrumento o sistema de medición,que sirve de guía para su utilizaciónapropiada.

Instrumento de medición que reproduce o proporcionade manera permanente durante su utilización,magnitudes de una o varias naturalezas, cada una deellas con un valor asignado.

Medida materializada





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Mínima variación de la magnitud medidaque da lugar a una variación perceptiblede la indicación correspondiente.

46

32

75

10

8

Resolución





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Fenómeno por el que el estado de un materialdepende de su historia previa. Se manifiesta por el

retraso del efecto sobre la causa que lo produce.

Entrada

Respuesta

Histéresis


e2

e3 e4



Diapositiva 80

e2 Definición de la RAE.erosas, 23/08/2010

e3 La histéresis es la tendencia de un material (o instrumento) a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la hagenerado. (Wikipedia)erosas, 23/08/2010

e4 Un error de hiséresis es la desviación de la señal de salida del sensor en un punto específico de la señal de entrada, cuandose leaproxima al punto por direcciones opuestas. (www.sapiensman.com)erosas, 23/08/2010




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Deriva

EstabilidadDuración deuna medición

Tiempo

IndicaciónValor proporcionado por un instrumento o sistemade medición.





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Variación continua o incremental de una indicación a lo largo deltiempo, debida a variaciones de las características metrológicasde un instrumento de medición.

Deriva instrumental

2008200820102010

Error delpatrón





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Intervalo de tiempo comprendidoentre el instante en que un valor dela magnitud de entrada de uninstrumento o sistema de mediciónsufre un cambio brusco entre dosvalores constantes especificados, yel instante en que la indicación

correspondiente se mantiene entredos límites especificados,alrededor de su valor final enrégimen estacionario.

Tiempo de respuesta a un escalónXo

Yo

ττττ ττττ





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Proximidad entre un valor medido y un valor verdadero de unmensurando.

Clase de instrumentos o sistemas de medición quesatisfacen requisitos metrológicos determinados

destinados a mantener los errores de medición o lasincertidumbres instrumentales dentro de límitesespecificados, bajo condiciones de funcionamientodadas.

Clase de exactitud

Exactitud de medición





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Condición de medición, dentro de un conjunto de condiciones queincluye el mismo procedimiento de medición, los mismos operadoreel mismo sistema de medición, las mismas condiciones de operaciónel mismo lugar, así como mediciones repetidas del mismo objeto o dun objeto similar en un periodo corto de tiempo.

Condición de repetibilidad de unamedición

RepetibilidadRepetibilidad de mediciónPrecisión de medición bajo un conjunto decondiciones de repetibilidad.





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Precisión de medición bajo un conjunto de condiciones dereproducibilidad.

Reproducibilidad de medición

diferentemétodo

diferenteobservador diferente

instrumento

periodoslargos

diferentescondiciones

diferentelugar

REPRODUCIBILIDAD

Reproducibilidad

Condición dereproducibilidad deuna medición

VERSIÓN VIM 2008





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Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición

1.5.2 Confirmación metrológica

Tema 1.5 Características de losinstrumentos de medición

1.5.2 Confirmación metrológica



Diapositiva 88

e5 Esta no es una definición de la ISO 10012:200 ni del VIM. Parece ser una explicación libre (de CENAM).erosas, 17/06/2010




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Calibro: Relaciono las lecturas del medidor con las delpatrón y uso los resultados apropiadamente.

Ajusto:

Logro el funcionamientoadecuado.

Verifico: Aporto evidencia objetivamentedel cumplimiento de requisitos.

Confirmo: Aseguro objetivamente elcumplimiento de requisitos particularespara un uso específico propuesto.

Proceso de confirmación metrológica

1.5 Características de los instrumentos de medición1.5.2 Confirmación metrológica




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VERIFICACIÓN


‘Aportación de evidencia objetiva de que un elementosatisface los requisitos especificados’.

AJUSTE‘Conjunto de operaciones realizadas sobre un sistema demedida para que proporcione indicaciones prescritas,correspondientes a valores dados de la magnitud amedir’.

4

6

32

75

10

8




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CALIBRACIÓN


‘Operación que bajo condiciones especificadas establece,en una primera etapa , una relación entre los valores ysus incertidumbres de medida, y las correspondientes

indicaciones con sus incertidumbres asociadas y,en una segunda etapa , utiliza esta información paraestablecer una relación que permita obtener un resultadode medida a partir de una indicación’’.

Nota : ‘Conviene no confundir la calibración con el ajustede un sistema de medida, a menudo llamado

incorrectamente “autocalibración”, ni con unaverificación de la calibración




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Tema 1.6 Trazabilidad,

patrones de medición y sudocumentación

Tema 1.6 Trazabilidad,

patrones de medición y sudocumentación




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Para obtener mediciones confiables es necesario contar conreferencias confiables. En este capítulo se presentarán loscaracterísticas que deben cumplir estas referencias, así comolas recomendaciones que se deben observar para sudocumentación.

Introducción

ObjetivoAl concluir este capítulo, el participante contará con elvocabulario esencial relacionado con trazabilidad ypatrones de medición, así como con los elementosnecesarios para presentar de forma correcta la

documentación relacionada.




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1.6.1Definiciones Generales.

1.6.2Trazabilidad y Patrones de Medición.

1.6.3Certificados e Informes.

ContenidoContenido




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Tema 1.6 Trazabilidad, patronesde medición

1.6.1 Definiciones generales


1.6.1 Definiciones generales




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Patrón de mediciónRealización de la definición de

una magnitud dada, con un valordeterminado y una incertidumbrede medición asociada, tomadacomo referencia.

1.6 Trazabilidad, patrones de medición y sudocumentación

1.6.1 Definiciones generales sobre patrones y trazabilidad




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Material de referenciaMaterial suficientementehomogéneo y estable conrespecto a propiedadesespecificadas, establecidocomo apto para su usoprevisto en una medición o en

un examen de propiedadescualitativas.



Material de referenciacertificado

Material de referenciaacompañado por la documentación

emitida por un organismoautorizado, que proporciona uno o

varios valores de propiedadesespecificadas, con incertidumbre

y trazabilidad asociadas,empleando procedimientos válidos




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Trazabilidad metrológicaPropiedad de un resultado de medición por la cual elresultado puede relacionarse con una referencia medianteuna cadena ininterrumpida y documentada decalibraciones, cada una de las cuales contribuye a laincertidumbre de medición.

NOTA: ¡NO es el INSTRUMENTO el que tiene trazabilidad,SINO el resultado de la MEDICIÓN que se realiza con él!






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1.6.2 Trazabilidad y patrones demedición


1.6.2 Trazabilidad y patrones demedición




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Cadena de trazabilidad y patronesTrazabilidad...Trazabilidad... ...e Incertidumbre...e Incertidumbre

Calibración

Calibración

Calibración

Realización PATRÓN PRIMARIO

PATRÓN SECUNDARIO

PATRÓN DE TRABAJO

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

Unidades del SI

Medición




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IncertidumbreBIPM

PATRÓN DE REFERENCIA

PATRÓN DE TRABAJO

LABORATORIOSECUNDARIO

ORGANIZACIÓN

CENAM

PATRÓN DE TRABAJO

PATRÓN NACIONALPATRÓN DE TRANSFERENCIA

INSTRUMENTO DE MEDICIÓN

PATRÓN DE TRABAJO

ComparacionesPATRONES

NACIONALESDE OTROS

PAÍSES

PATRÓN DE REFERENCIA

1.6 Trazabilidad, patrones de medición y su documentación1.6.2 Trazabilidad y patrones de medición




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Esquema de trazabilidadPATRÓN INTERNACIONAL

(0 µ g)

PATRÓN DE TRANSFERENCIALPN-00-06(± 31 µ g)

PATRÓN NACIONALPrototipo No. 21

(± 2.3 µ g)

PATRÓN DE TRABAJOLPR-00-06(± 125 µ g)



PATRONES DE REFERENCIALaboratorios secundarios

PESAS CLASE DE EXACTITUD E1E INFERIORES

PATRÓN DE VERIFICACIÓNLPN-00-07(± 31 µ g)

PATRÓN DE VERIFICACIÓNLPN-00-02(± 31 µ g)

Unidad de baseEjemplo:

Masa de 1 kg








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1.6.3 Certificados e informes


1.6.3 Certificados e informes




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Indicar resultados obtenidos por subcontratistas.

Contenido.• Laboratorio que calibra.• Cliente.

• Identificación única del certificado.• Identificación del elemento

calibrado.• Método y procedimiento utilizado.• Trazabilidad.

• Fechas.• Resultados de medición

incluyendoincertidumbre.

• Nombre y firmadel responsable.

ISO/IEC 17025

5.10 Informe deresultados

Características. . . de un certificado de calibración:




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Ejemplo de carátula delCertificado de un MRC




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Tema 1.7 Estructura

Metrológica Nacional eInternacional

Tema 1.7 Estructura

Metrológica Nacional eInternacional




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Las organizaciones nacionales e internacionales relacionadcon la metrología cuentan con una estructura formalestablecida en leyes y tratados internacionales. En estecapítulo se presenta su organización y relación con otraorganizaciones relacionadas, en los campos de normalizaciacreditación y evaluación de la conformidad.

Introducción

ObjetivoAl concluir el capítulo el participante conocerá laestructura de las organizaciones nacionales einternacionales que rigen los aspectos formales de laactividad metrológica.




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Contenido1.7.1Sistema Metrológico Nacional.

1.7.2Organización Internacional de la Metrología.




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Tema 1.7 Estructura metrológicanacional e internacional

1.7.1 Sistema Metrológico Nacional


1.7.1 Sistema Metrológico Nacional




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Sistema nacional de calibraciónLFMN, artículo 25El Sistema Nacional de Calibración se integrará conla Secretaría de Economía, el Centro Nacional deMetrología, las entidades de acreditación quecorrespondan, los laboratorios de calibraciónacreditados y los demás expertos en la materia quela Secretaría estime convenientes.

1.7 Estructura metrológica nacional e internacional1.7.1 Sistema metrológico nacional




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Usuarios de servicios de calibración:INDUSTRIA – COMERCIO – LABORATORIOS DE PRU

PATRONES NACIONALESde otros países

¿Cómo obtener trazabilidad?

CENAMPATRONES NACIONALES

LABORATORIOS DE CALIBRACIÓN





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Estructura Metrológica Nacional

CENAM

DependenciasSecretaríade Economía

DGN SESENERSSA

…

Trazabilidad Acreditamiento Colaboración Autorización Aprob

Laboratorios de prueba Industria - Comercio

Entidad Mexicana de

Acreditación (ema) Laboratoriosde calibración




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Resolución CNH.06.001/11 sobre

lineamientos técnicos para la mediciónde hidrocarburos


Capítulo 1:

Artículo 1: De los objetivos de los presentes lineamientos Artículo 2: De los sistemas de medición de Pemex. Artículo 3: De los grados de incertidumbre en los sistemas demedición

Artículo 4: Del diagnóstico inicial de los instrumentos, instalacionesy sistemas de medición de hidrocarburos actuales

Artículo 5: De los resultados del diagnóstico inicial.




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Resolución CNH.06.001/11 por la ComisiónNacional de Hidrocarburos





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1.7.2 Organización Internacional de laMetrología


1.7.2 Organización Internacional de laMetrología




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Organizaciones del Tratado del Metro

Tratado del Metro.

10 ComitésConsultivos.Grupos deTrabajo.

Comité Internacional dePesas y Medidas (CIPM). 18personas.

Oficina Internacional de Pesasy Medidas (BIPM).1 laboratorio,70 personas.

Conferencia General de Pesas yMedidas (CGPM). 54 miembros,28 asociados.

1.7 Estructura metrológica nacional e internacional1.7.2 Organización internacional de la metrología




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MENAMET

Organizaciones metrológicasregionales




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Tema 1.8 Introducción a laIncertidumbre del Resultado de la

Medición

Tema 1.8 Introducción a laIncertidumbre del Resultado de la

Medición




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1.8.1Conceptos básicos de estadística.1.8.2Errores e incertidumbre del resultados de

la medición.

1.8.3Incertidumbre requerida.

Contenido

Tema 1.8 Introducción a la Incertidumbredel Resultado de la Medición




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IntroducciónEn este capítulo se revisarán los conceptos másimportantes relacionados con la estimación de

incertidumbre en el resultado de la medición.Serán discutidos los tipos de errores presentes en lamedición y su impacto en el resultado de la misma.





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Objetivo

El participante identificará las herramientas básicas de

estadística y probabilidad para la evaluación de laincertidumbre.

El participante identificará los errores de medición y suimpacto en el resultado de la medición, también tendráforma de identificar la incertidumbre requerida en elproceso de medición.





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Tema 1.8 Introducción a laestimación de incertidumbre de la

medición

1.8.1 Conceptos básicos de estadística

Tema 1.8 Introducción a laestimación de incertidumbre de la

medición

1.8.1 Conceptos básicos de estadística




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Precisión de medida bajo un conjunto de condiciones derepetibilidad...

... bajo las mismas condiciones Repetibilidad... bajo condiciones variables Reproducibilidad

Repetibilidad / Reproducibilidad

TiempoObservador

InstrumentoMétodo de mediciónetc.

Dispersión de los valores medidos

Repetibilidad

Reprodu-cibilidad




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Dispersión de los valores medidos

∑==

n

ii xn x

1

1

Media

Ejemplo En una medición repetida resultan lossiguientes valores:

10 / 12 / 9 / 11 / 7 / 11

¿Cuál es la media de las medidas?¿Cuál es su desviación estándar experimental?

Mejor estimación Medida de su Dispersióndel mensurando

( )∑=−−=

n

ii x x

n s

1

2

1

1

Desviación estándar experimental s

s2 : Varianza experimental




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Tiempo

ValoresHistogramas

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.1 Conceptos básicos de estadística




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Distribuciones

0

1

2

3

4

5

6

7

8

107 108 109 110 111 112 113 114 115 116

Clase

F r e c u e n c

i a

0123456789

10

107 108 109 110 111 112 113 114 115 116

Clase

F r e c u e n c

i a

Los histogramas permiten visualizar de manerapreliminar la distribución, a partir de suenvolvente.

¿uniforme? ¿normal?





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IntervaloNivel deconfianza 68.3% 95.4% 99.7%

σ µ ±

µ µµ µ− −− −3σ3σ3σ3σ µ µµ µ− −− −2σ µ 2σ µ 2σ µ 2σ µ− −− −σ σσ σ µµµµ µ+σ µ+σ µ+σ µ+σ µ+2σ µ+2σ µ+2σ µ+2σ µ+3σµ+3σµ+3σµ+3σ

σ µ 2± σ µ 3±

Nivel de confianzaProbabilidad de encontrar x en un intervalo:

x

Para unadistribución normal

( )ξ g


h d




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Distribuciones

Distribuciónrectangular

= Distribución cuadrada= Distribución uniformea b

2

ba x

+=12

ab s

−=

( )ξ g


© D h d CENAM




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Tema 1.8 Introducción a laestimación de incertidumbre de lamedición

1.8.2 Errores e incertidumbre delresultado de la medición


1.8.2 Errores e incertidumbre delresultado de la medición





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Modelo de la medición

Donde:

Y valor verdadero del mensurando. X resultado de la medición.ε error que siempre se encuentra presente en la medida,

Y = X - ε

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.2 Errores e incertidumbre del resultado de la medición





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El error de medida está compuesto de dos tipos de errores, elaleatorio y el sistemático .

sε a

ε Recomendaciones para disminuir el efecto de loserrores.

Aumentar el número de mediciones.

Aplicar correcciones(como sumandos o como factores).

ε = ε a + ε s

Error de medida






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Ejemplo:Coeficiente de expansión térmica

T 1 = 20 ºC T 2 = 25 ºC

V 1 = V 20

α V = Coeficiente (volumétrico) de expansión térmica.

V 2

= V 20

·F C temp

( )C C F V tempC º20º251

−+= α






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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Parámetro, asociado con el resultado de una medición,que caracteriza la dispersión de los valores que podríanser razonablemente atribuidos al mensurando.

La palabra “incertidumbre” significa duda, y por lo tanto ensu sentido mas amplio “incertidumbre de la medida”significa duda acerca de la validez del resultado de unamedición.


Incertidumbre de la medida




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Resultado sin corregir Repetibilidad(errores aleatorios)

Valor verdadero Incertidumbre:Repetibilidad +otras contribucione

Resultado corregido

Corrección(error sistemático)

MensurandoEsquema teórico de la medición




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1.8.3 Incertidumbre requerida


1.8.3 Incertidumbre requerida




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El rol de la incertidumbre del resultado de lamedición en la Evaluación de la conformidad

T L

Intervalo de Tolerancia

T U


T L T U


Sólo unaespecificación inferior

Sólo unaespecificaciónsuperior

Especificación a amboslados (superior einferior)




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especificaciónsuperior

especificacióninferior

± Incertidumbre

especificaciónsuperior

especificacióninferior

? ?

¿Pasa o no-pasa?

¿Probabilidad?




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Un mayor intervalo de aceptación para el valor de medición (o delparámetro) con relación al intervalo de tolerancia implica lanecesidad de un menor valor de incertidumbre del resultado de lamedición.

T L T U Intervalo de Tolerancia

U

U

Intervalo aceptado




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incertidumbr euna parte en

costodel equipo

Mex$

10 2

10010 3

1 00010 4 10 5 10 6 10 7 10 8

10 2

10 3

10 4

10 5

10 6

masa 1 kglongitud 1 cm

cinta

pié de rey

micrómetro

comparador mecánico

interferómetroóptico

básculade cocina

básculacomercial

balanza delaboratorio

balanzaanalítica

comparador dealta exactitud

10 1

10

Incertidumbre versus costo

El metrólogo debe ser conciente que a menor incertidumbre mayor costo de la medi




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Incertidumbre requerida

1.8 Introducción a la estimación de incertidumbre de la medición1.8.3 Incertidumbre requerida




Pág 142/144

CALIDAD MEDICIÓN

TRAZA

BILID

AD

INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBREREQUERIDA

INCERTIDUMBRE ACTUAL

variabilidadriesgo

instrumentoambiente

procedimientopersonal

EVALUACIÓN Y MEJORADEL SISTEMA DE MEDICIÓN

Incertidumbre requerida versusactual




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Definir los modelos físicos y matemáticosEstimación de la incertidumbre de mediciónMensurando

Magnitudes deinfluencia

Cuantificación

Valor del

mensurandoIncertidumbre

estándarcombinada

Incertidumbreexpandida

Informe

Definir y organizar las magnitudes

de influencia.Cuantificar magnitudes de influencia ysu dispersión.

Combinar las contribuciones a laincertidumbre del mensurando.

Determinar el intervalo que abarca elvalor del mensurando con un ciertonivel de confianza.... del resultado de medición,incluyendo

Obtener la mejor estimación delmensurando.




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[[[[ ]]]]2

2 )()( ∑∑∑∑∑∑∑∑ ∂∂∂∂∂∂∂∂========

i

i

i i

i i c x u

X Y x ucu

)( i x u

Incertidumbre estándar de lamagnitud de entrada (o influencia) X i .

)()( i

i

i i x u

X

Y x uc

∂∂∂∂∂∂∂∂====

Contribución de la incertidumbre de X i a la incertidumbre combinada del

mensurandoY.

i

i X

Y c ∂∂∂∂

∂∂∂∂====

Coeficiente de sensibilidad de lamagnitud de entrada (o influencia) X i .

Ley de propagación de incertidumbres en el caso de incertidumbres no-correlacionadas.

Incertidumbre estándar del mensurandoY.cu

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