equipos de medida - sistemamid.com
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Equipos de medida
• Características• Errores• Tipos de equipos de medida
– Mecánicos (*)
– Electricos
• Equipos de registro
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Características de los equipos de medida
• Sensibilidad (∆ salida = K ∆ medida)• Rango• Resolución
• Precisión (accuracy)• Repetibilidad (precision)
• Linealidad• Histéresis
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Características de los equipos de medida
• Sensibilidad (∆ salida = K ∆ medida)
Relació voltatge - desplaçament
y = -0,0003109877x + 1,8144589613
R2 = 0,9999971277
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Desplaçament (Micres)
Vol
tatg
e (V
olts
)
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Características de los equipos de medida
• Rango
Rango de linealidad
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Características de los equipos de medida
• Resolución
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Características de los equipos de medida
• Precisión (accuracy)
Valor exacto
Valor medido y=x
error
Usualmente se mide como: (error máximo/ rango de medida) x100
Valor típico 0.1%
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Características de los equipos de medida
• Repetibilidad (precision)
Voltatge corresponent a cada lectura per un desplaç ament de 5mm
0.2622
0.2623
0.2624
0.2625
0.2626
0.2627
0.2628
0.2629
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
Lectura nº
Vol
tatg
e (V
olts
)
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Características de los equipos de medida
• Linealidad
No Linealitat de les dades
-0,005
-0,004
-0,003
-0,002
-0,001
0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Desplaçament (Micres)
Vol
t. m
ig-
Cal
cula
t per
re
gres
sió
(Vol
ts)
Relació voltatge - desplaçament
y = -0,0003109877x + 1,8144589613
R2 = 0,9999971277
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Desplaçament (Micres)
Vol
tatg
e (V
olts
)
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Características de los equipos de medida
• Histéresis
Histéresis
-0,001
-0,0005
0
0,0005
0,001
0,0015
0 2000 4000 6000 8000 10000
Desplaçament (Micres)
Dife
renc
ia d
e V
olta
tge
(Vol
ts)
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Transmisión de los errores de medida
y = f(x) si el error de x es δδδδx; ¿Cuál es el error de y?
y+ δδδδy = f (x+ δδδδx) = f(x) + ( d f/dx) δδδδx +…
δδδδy = (df/dx ) δδδδx
Varias variables: y = f(x 1,x2….xn) δδδδy = (df/dx1) δδδδx1 + (df/dx2) δδδδx2 + …………..+ (df/dxn) δδδδxn
Producto: εεεεxy = x εεεεy + y εεεεx
Pero :Pero :Pero :Pero :
Restas: εεεεx-y = εεεεy + εεεεx ; Cociente: εεεεx/y = (y εεεεx + x εεεεy) / y2
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Transmisión de los errores de medidaSi las medidas son independientes y aleatorias, la form ulación anterior esmuy pesimista. Es más razonable que si hay varias medidas , los erroresse puedan compensar. Si :
y = f(x 1,x2,x3,…….xn)
2
1..i
i n i
fy x
xδ δ
=
∂= ∂ ∑
Entonces:
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Transmisión de los errores de medida
Ejemplo:
Se hacen “n” medidas de la altura de una muestra, cada una con una precisión ∆∆∆∆h,
El error del promedio será:
hh
n
∆∆ =
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INSTRUMENTOS DE MEDIDA (I)
Mecánicos (lectura manual):
• Fuerza: anillos• Desplazamiento: comparador, Palmer, Pie de rey• Presión: manómetros• Presión intersticial: nivel de mercurio• Flujo de agua: agua + parafina• Deformación lateral: visual, mecánico• Pesos: balanzas
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Medida de longitudes
Resolución :
Pie de rey = 0.1 mmPalmer = 0.01 mm
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Medida de desplazamientos
Comparador:
Resolución = 1-10 micras
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Medida de presiones
Manómetros mecánicos: clase 0.5 , clase 2
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Medida de los cambios de volumen de agua
Resolución de la bureta: 0.05 mL
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Medida de fuerzas
Anillo con comparador:rango = 1 MN
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Medida de pesos
Balanzas:resolución = 0.0001 gresolución = 0.01 g
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INSTRUMENTOS DE MEDIDA (II)
Eléctricos (lectura automatizable):
• Deformación: galgas extensométricas• Fuerza: células de carga• Presión: transductores• LVDT: desplazamiento, fuerza (anillo), cambio de
volumen• Desplazamiento: proxistores, efecto Hall, Laser• Temperatura: termopares, termoresistores• Succión: tensiómetros, psicrómetros
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Galgas extensométricas
Sobre película plástica En célula de carga
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Factor de galga (FG) : ∆∆∆∆R/R = ∆∆∆∆R/R∆∆∆∆L/L εεεε
LHilo de cobre/níquel : 1.9 a 2.1Hilo de hierro/níquel/cromo: 2.8 a 3.3Semiconductores: 50 a 200
B
AC
D
2 2AB DC DC
R FGV V V
R
ε∆= =
R
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Célula de carga sumergible
Medida interna en triaxial: 10 MN
Insensible a los cambios de lapresión de cámara (hasta 1.7 MPa)
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Células de carga
Célula para prensa: 50 MNMiniatura: 500 kNPara corte directo: 1 MN
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Células de carga
Células de carga para tracción y compresión
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Especificaciones típicas de una célula de carga
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Anillo de un edómetro con medida de tensión latera l
Galgas extensométricas
Galga activa
Galga de compensación
10 mm
14 mm
6 mm
75º
Tóricas
70 mm
110 mm
Pared e=1.0 mm
75º
Galga activa
Galga de compensación
Alimentación y lectura del puente de Wheaston
Alimentación y lectura del puente de Wheaston
φint= 70 mm
φext= 110 mm
RARB
RCRD
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Transductores de presión de fluido
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En célula triaxial: 2 MPa
Transductores de presión de fluido
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Transductores de presión de fluido
Tipo miniatura
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Transductordiferencial de presión
Buretagraduada
Transductores de presión de fluido
Diferencial: para uso encambiador de volumen
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Sensores de presión total
Anillos de goma para estanqueidad
b)
Piezas de ajuste
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Transductores de desplazamiento (LVDT)
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Transductores de desplazamiento (LVDT)
Rango: 15 + 15 mm Resolución: 5-10 micras
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Transductores de desplazamiento (LVDT)
Miniatura: rango = 2.5 + 2.5 mm
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Transductores de proximidad
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Aceite desilicona
Flotador
Cilindrointerior
Transductor deproximidad
Transductores de proximidad
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3 LVDThorizontal
2 LVDTvertical
1 LVDT - Deformación axial externa
4 TRANDUCTORES DE PRESIÓN Presión de cámara Presión de aires Presión de agua Presión de la cámara inferior
Transductor deproximidad
Célulade carga
Medida de cambio de diámetro y de volumen en probetas
Célula triaxial instrumentada
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Medida de cambio de diámetro en probetas
Transductores de efecto Hall
Medida de deformación vertical
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LVDT (εεεεa)
LVDT (εεεεa)
Láser(εεεεr)
Láser(εεεεr)
Medida de movimientos mediante láser
Instrumentación completa en célula triaxial “stress path”
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Transductores de medida de temperatura
Termoresistor: Pt-100
Termopar
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Medida de humedad relativa del aire
Psicrómetro de lectura manual (diferencias termomét ricas)
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Esquema del sensor de un psicrómetro de transistore s.
Th Ts
SueloAGUA PURA
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SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS
• Analógico:Lectura y registro convencional.
• Digital: Conversión de la medida analógica en una información digital, útil para su registro y manipulación.
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Equipos de registro analógico
Aguja
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Equipos de registro analógico
Registrador 2X-t
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Equipos de registro analógico
Osciloscopio
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Equipos de registro digital
.
.
.
sensores
multiplexor Conversor analógicodigital
Ordenador
(00101001)41 V
41 V
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Conversión anlógico / digital
3 bits
Resolución = Rango del conversor / (2 n de bits )= 10/23
= 1.25
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Equipos de registro digital
Equipos de medida autónomos (data loggers) o bien c onplaca en PC (software apropiado)
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Equipos de registro digital
Automatización de las medidas en un ensayo de Corte Directo
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Sistema de adquisición de datos
Automatización de un ensayo en columna de infiltrac ión
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Motor paso a paso
Acoplamientoelástico
Reguladortipo 10
Accionadores automáticos
Aplicación automatizada de presiones
Motores convencional y “paso a paso”
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Sistema de adquisición de datos y de control de ensayos
Software desarrollado en “Visual Basic” para el control automático de un ensayo triaxial
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Sistema de adquisición de datos y de control de ensayos
Software desarrollado en “Labview” para el control automático de una balanza
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Equipo de ensayo automatizado
Equipo triaxial GDS totalmente automatizado:
Aplicación de las presiones con motores “paso a pas o”Presión máxima de cámara: 1.7 MNCarga vertical máxima: 20 MN