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1. am pu 5 2 Operaciones previas Antes de iniciar la calibraci n se realizar n las siguientes operaciones previas a Se comprobar que el puente est identificado de forma permanente con su marca modelo y n mero de serie correspondiente o con un c digo interno del propietario un voco Si no fuera as se le asignar un c digo de identificaci n que se adherir o fijar de forma segura sobre el instrumento Tambi n se comprobar que se dispone de los adaptadores y cables necesarios para realizar la conexi n de los patrones al puente y que estos est n identificados Lo id neo es realizar la calibraci n con los mismos cables de utilizaci n del puente b Se estudiar el manual de operaci n del puente a calibrar de forma que la persona que realice la calibraci n est familiarizada con su manejo Si se tiene la capacidad para realizar el ajuste normalmente es necesario disponer de las instrucciones de ajuste del fabricante por si en el transcurso de la calibraci n se determinara la necesidad de realizar el mismo c Se fijar cu l es la tolerancia de uso asignada al puente pudiendo coincidir con las especificaciones del fabricante o estar calculada en funci n del uso concreto al que se destina Los errores obtenidos en la calibraci n se comparar n con esta tolerancia permitida de forma que siguiendo los criterios del apartado 5 3 1 se determinar la necesidad o no de realizar ajustes d Se comprobar e
2. 50 75 y 100 del fondo de escala En la siguiente tabla se resumen estos valores Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 16 de 34 6 z a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO Z9 Y COMERCIO i V m CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA Tabla Puntos de calibraci n ums TODOS 10 100 UN RANGO INTERMEDIO 10 25 50 75 100 UN RANGO INTERMEDIO 10 96 25 50 96 75 100 96 CAPACIDAD UN RANGO INTERMEDIO 10 96 25 50 75 100 5 3 3 Realizaci n de las medidas La calibraci n se realizar conectando mediante los cables de conexi n adecuados los patrones al instrumento de medida a Realizaci n del cero Antes de iniciar las medidas ha de realizarse la funci n Cero del instrumento Esta operaci n tiene por objeto corregir los posibles errores debidos a la influencia de los cables y adaptadores en la conexi n de los patrones al puente de medida Una vez realizado este ajuste en puentes de precisi n elevada se recomienda incluso no variar la posici n de los cables de medida Esta funci n se realizar de acuerdo a lo indicado en el manual t cnico del puente num rico y consiste en la aplicaci n de un cero y en algunos casos tambi n un abierto La Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 17 de 34 6 a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO Zl CN Y COMERCIO x i Y CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA realizaci n del Cero es
3. del mensurando y que todos los componentes de la incertidumbre comprendidos los que provienen de efectos sistem ticos tales como los componentes asociados a las correcciones y a los patrones de referencia contribuyen a la dispersi n Resoluci n de un dispositivo visualizador 5 4 15 La menor diferencia de indicaci n de un dispositivo visualizador que puede percibirse de forma significativa Impedancia impedancia compleja Z 6 La representaci n compleja de la diferencia de potencial dividida por la representaci n compleja de la corriente Z IZI ej R jX Modulo de la Impedancia 6 Se define por la siguiente ecuaci n IZ x Resistencia en corriente alterna R 6 Parte real de la impedancia Reactancia X 6 Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 7 de 34 di MINISTERIO n DE INDUSTRIA TURISMO e Am Y COMERCIO TIN CENTRO ESPANOL i DE METROLOGIA n P Parte imaginaria de la impedancia Para una reactancia inductiva X oL Para una reactancia capacitiva X 1 oC Siendo o la frecuencia angular 2 Admitancia Y admitancia compleja 6 Se define como la inversa de la impedancia Y 2 1 2 Y IYle G jB Modulo de la admitancia IYI 6 Se define como M YG B Conductancia G 6 Parte real de la admitancia Susceptancia B 6 Parte imaginaria de la admitancia Factor de calidad Q 6 Para sistemas no radiantes si
4. com n para todas las funciones de medida Mediante esta operaci n estos valores son memorizados por el puente y utilizados posteriormente para realizar correcciones Si el puente num rico no dispone de esta funci n antes de realizar la calibraci n de cada magnitud debe aplicarse un corto al final de los cables o cortocircuitar los extremos de los mismos realizar diez lecturas y anotarlas en la hoja de toma de datos En este caso estas se utilizar n para corregir los valores de los patrones aplicados al puente b Para cada funci n Resistencia Capacidad e Inductancia aplicar sucesivamente al puente los patrones correspondientes a los puntos de calibraci n establecidos Realizar las conexiones a dos tres o cuatro terminales seg n proceda Para realizar las conexiones seguir las indicaciones del manual del puente num rico asegur ndose que la conexi n es la correcta Si el puente dispone de la posibilidad de variar sus condiciones de medida tales como tiempo de integraci n resoluci n etc y el cliente o responsable del equipo no ha solicitado una configuraci n determinada seleccionar las correspondientes a las mejores especificaciones de medida del instrumento Anotar esta configuraci n en la hoja de toma de datos y en su caso en el informe certificado de calibraci n Si el puente dispone de la posibilidad de variar los par metros de medida del circuito equivalente que Procedimiento EL 002 Ed
5. dentro de sus especificaciones du NOTA 1 Los ajustes pueden se de cero offset y ganancia NOTA 2 No debe confundirse ajuste con calibraci n NOTA 3 Despu s del ajuste es necesaria una recalibraci n Calibraci n 5b 2 39 Conjunto de operaciones que establecen en condiciones especificadas en un primer paso la relaci n entre los valores de unos patrones con sus incertidumbres y las indicaciones correspondientes con las incertidumbres de medida asociadas y en un segundo paso utiliza esta informaci n para establecer una relaci n que permite obtener un resultado de medida de una indicaci n NOTAS 1 Laincertidumbre de medida necesariamente aumenta con las secuencias de calibraci n Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 5 de 34 dip MINISTERIO Rx DE INDUSTRIA TURISMO Wee Y COMERCIO IS CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA DNJ bju 2 Los elementos de la cadena de calibraciones son los patrones y los sistemas de medida de acuerdo a procedimientos de medida 3 De acuerdo a esta definici n la referencia puede ser la definici n de una unidad mediante su realizaci n pr ctica un procedimiento de medida o un patr n 4 Una comparaci n entre dos patrones puede ser considerada como una calibraci n si la comparaci n se utiliza para comprobar y en caso necesario corregir el valor y las incertidumbres de medida atribuidas a uno de los patrones Incertidumbre de medida 5 2 26 Par metro
6. l mites Por ejemplo 0 999 92 H 1d cuando todas las lecturas est n entre 0 999 91 H y 0 999 93 H c Restar al valor le do por el puente el valor del patr n aplicado y verificar que la diferencia esta dentro de los l mites establecidos en el apartado 5 2 c Si se ha realizado el corto descrito en el apartado a restar al valor le do por el puente la lectura correspondiente a este corto Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 19 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA T al p M 10 Ge pu d Realizaci n del cero Si el puente no dispone de la funci n cero volver a aplicar una vez finalizadas todas las medidas de una determinada magnitud el corto al final de los cables y verificar que la posible variaci n en la lectura del puente num rico es despreciable comparada con las especificaciones del puente Por ejemplo si la especificaci n del puente para esa funci n de medida es de 0 0196 1 d las variaciones de la lectura deben ser del orden del ltimo d gito Nota En el caso de que la variaci n sea significativa se revisar n las conexiones y el funcionamiento del equipo por si fuera necesario proceder a su ajuste o reparaci n Si no fuera necesario este ajuste o reparaci n la variaci n obtenida en el cero deber considerarse en el calculo de incertidumbres e Si fuese necesario en funci n de los valores obtenidos en el apartado 5 3 3 c y consi
7. los llamados patrones Q calibrados En este procedimiento la calibraci n se realizar mediante la aplicaci n al instrumento de patrones de referencia de valores conocidos La incertidumbre de calibraci n depender fundamentalmente de la incertidumbre con la que se conocen los valores de referencia Ser aplicable a todos los equipos en los que se obtenga la incertidumbre requerida Algunos puentes pueden realizar las medidas a distintas frecuencias En este procedimiento se supone que la frecuencia de operaci n es fija Para aplicar este procedimiento al caso de que la frecuencia de operaci n sea variable ser necesario realizar para cada funci n un barrido en frecuencia L gicamente los valores de los patrones han de ser conocidos a todas las frecuencias de aplicaci n Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 4 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA bN S Gi pu 3 DEFINICIONES Son de aplicaci n las definiciones generales de la referencia 5 que se indican a continuaci n adem s de otras espec ficas para el presente procedimiento Puente num rico para la medida de inductancia capacidad resistencia 1 Instrumento activo que mide de forma directa o por comparaci n inductancias condensadores y resistencias Ajuste de un sistema de medida 5 3 11 Conjunto de operaciones realizadas en un sistema de medida de forma que este mida
8. una Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 32 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA bN S E Gi pu distribuci n normal corresponde a un nivel de confianza del 9596 aproximadamente La incertidumbre de medida ha sido determinada de acuerdo con la publicaci n EAL R2 An lisis de resultados De los resultados obtenidos se desprende que el instrumento se encuentra dentro de las tolerancias especificadas y que por consiguiente no es necesario realizar el ajuste del mismo En este caso la incertidumbre relativa de calibraci n es del 0 058 96 del orden de cuatro veces inferior a lo especificado por el fabricante La desviaci n encontrada esta dentro de la incertidumbre de calibraci n con lo que cumplir a con cualquier criterio en cuantos a l mites establecidos para que no sea necesario realizar el ajuste Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 33 de 34
9. 2 Asignaci n de incertidumbres a Incertidumbre de calibraci n u zs ser la reflejada en el correspondiente certificado de calibraci n Puesto que en los certificados se indican incertidumbres expandidas Useni con k 2 para hallar la incertidumbre t pica ser necesario dividir el valor indicado por el valor de Keeri normalmente 2 b Incertidumbre asociada a la correcci n por deriva del patr n u 8Zsp Esta componente es debida a la posible variaci n del patr n desde la ltima calibraci n Si se dispone de un n mero suficiente de calibraciones del patr n la correcci n 6Zsp puede obtenerse mediante la recta de regresi n y estimar la incertidumbre t pica estableciendo unos l mites razonables en funci n de la bondad del ajuste de los puntos certificados a la recta D D puede estimarse como la m xima variaci n de los puntos a la recta La incertidumbre t pica corresponder a la de una distribuci n rectangular y su valor ser D N3 Si no se corrige por deriva D se estimar a como la m xima deriva hist rica Si no se dispone de un n mero suficiente de calibraciones se tomar el ltimo valor certificado La incertidumbre t pica se estimar sobre la base de lo especificado por el fabricante en cuanto a estabilidad Si el fabricante no especifica ese dato se tomar la especificaci n gen rica del patr n dada por el fabricante Para hallar la incertidumbre t pica se supondr una distribuci n
10. IO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA asignamos unos l mites m ximos de 0 2 Q obtenida de la m xima desviaci n encontrada respecto a la recta u 8Rsp 0 20 N3 Incertidumbre asociada a la influencia de la temperatura sobre la resistencia patr n u 6Rsr El coeficiente de temperatura de la resistencia es de 0 02 K Que supone una variaci n m xima de la resistencia debida a la temperatura de 0 04 0 040 N3 Incertidumbre debida a la dispersi n de lecturas del puente u R Se ha obtenido una lectura de 1 000 1 Las lecturas eran estables con un intervalo m ximo de variaci n de 1d Que equivale a 0 1 Q u R 0 10 N3 Incertidumbre debida a la resoluci n del puente a calibrar u SR Resoluci n del puente 0 1 O u 8R 0 10 N3 Balance de las componentes m TEE Contribuci n Magnitud X Estimaci n Coef incertidumbre Q Rs 1 000 02 KQ 0 5 2 Normal 1 ui y 0 25 Rsp 0 01 Q 0 2 13 Rectangular 1 ux y 0 12 SRsr 00 0 04 43 Rectangular 1 us y 0 023 Rx 1 000 1 KQ 0 1 83 Rectangular 1 ua y 0 06 SR 00 0 1 3 Rectangular 1 us y 0 06 x 0 07 Q u e 0 29 Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 31 de 34 6 pu MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA p M 10 Calculo de la incertidumbre expandida
11. PROCEDIMIENTO DE CALIBRACI N Metrolog a PROCEDIMIENTO EL 002 PARA LA CALIBRACI N DEL PUENTE NUM RICO PARA LA MEDIDA DE INDUCTANCIA CAPACIDAD Y RESISTENCIA Em Ut 08 CENTRO ESPA O L Este procedimiento ha sido revisado corregido y actualizado si ha sido necesario La presente edici n se emite en formato digital Hay disponible una edici n en papel que se puede adquirir en nuestro departamento de publicaciones Este procedimiento de calibraci n es susceptible de modificaci n permanente a instancia de cualquier persona o entidad Las propuestas de modificaci n se dirigir n por escrito justificando su necesidad a cualquiera de las siguientes direcciones Correo postal Centro Espa ol de Metrolog a C del Alfar 2 28760 Tres Cantos Madrid Correo electr nico cemOcem es Edici n digital 1 qi a MINISTERIO L AS Y COMERCIO CENTRO ESPANOL NDICE P gina iners zpom 4 2 P 4 3 DEFINICIONES tet ER IRR ERR AER naa 5 4 GENERALIDADES prcnas eterne nnne nnn 9 4 1 ADreVIatUlas insira aa AAAA 9 4 2 Consideraciones generales sse 9 a 10 5 1 Equipos y materiales sssssseeeenen 10 5 2 Operaciones previas sssssssssseeeeeeen 12 5 3 Proceso de calibraci n sssssss
12. SPANOL DE METROLOGIA 8 ANEXOS Ejemplo de calibraci n Se hace aplicaci n del procedimiento en uno de los puntos de calibraci n Se realiza la calibraci n de un puente que seg n indica el fabricante tiene unas especificaciones de 0 25 1d gito siempre que d gt 10 para resistencias y Q 10 para inductancias y capacidades y para una temperatura de funcionamiento de 23 C 2 C El puente opera a una frecuencia de 1 kHz aplicando una tensi n de 1 V Dispone de la funci n Zero que se realiza antes de las medidas La calibraci n se efect a en el laboratorio donde la temperatura es de 23 C 1 C Se eval a el punto de calibraci n de 1 Funci n de error de resistencia ex Rx Rs SRsp Asignaci n de las componentes de incertidumbre a Incertidumbre de calibraci n de la resistencia patr n u R Del certificado de la resistencia patr n se tiene a 23 C y una frecuencia de 1 kHz el siguiente valor 1 000 02 kQ 0 5 O para k 2 a la temperatura de referencia 2350 Sabemos que para esta resistencia d gt 100 u Rs 0 50 2 b Incertidumbre asociada a la correcci n por deriva de la resistencia patr n u SRsp Del hist rico de la resistencia obtenemos que la resistencia deriva linealmente y estimamos que su deriva desde la ltima calibraci n ha sido de 0 010 A esta estimaci n le Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 30 de 34 DAY IN MINISTER
13. TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA md EE yn Caja de d cadas de condensadores Caja de d cadas de resistencia Los valores necesarios depender n del margen de funcionamiento o de utilizaci n del puente num rico a calibrar en general han de ser los necesarios para realizar la calibraci n en los puntos descritos en el apartado 5 3 2 Nota Todos los patrones utilizados en la calibraci n han de tener valores conocidos y trazados a la frecuencia o frecuencias de operaci n del puente De estos patrones ser necesario conocer el circuito equivalente que los representa el valor de la parte real para el caso de resistencias el valor de la parte imaginar a para las inductancias y condensadores Tambi n es necesario conocer el factor de calidad Q o factor de perdida d de los patrones a aplicar o tener una cota de ellos Los adaptadores necesarios para conectar los patrones al puente cuando estos utilizan distinto tipo de conectores Por ejemplo el puente utiliza conectores BNC y los patrones terminales coaxiales del tipo 874 Los cables necesarios para conectar los patrones al puente num rico Estos ser n los de utilizaci n del puente num rico u otros que cumplan con las caracter sticas indicadas en su manual de utilizaci n Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 11 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA T al p M 10
14. Z R jX se define Q como Q IXI R Factor de p rdida d 6 Se define como la inversa del factor de calidad d 1 Q Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 8 de 34 e bN S Gi pu MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA 4 GENERALIDADES 4 1 Abreviaturas 4 2 Puente LCR Puente para la medida de inductancia capacidad o resistencia L Inductancia C Capacidad R Resistencia Q Factor de calidad oa Factor de p rdida Consideraciones generales Los puentes de medida LCR son instrumentos con capacidad para la medida de Inductancia Resistencia y Capacidad Normalmente tambi n disponen de capacidad para la medida del factor de calidad Q o de su inversa el factor de perdida d Aunque estos dos ltimos no son objeto del presente procedimiento su valor en los patrones aplicados ha de ser considerado ya que en la mayor a de los puentes LCR su precisi n de medida esta limitada por el valor de Q del patr n aplicado Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 9 de 34 p M 10 am pu 5 DES 5 1 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA El sistema b sico de funcionamiento de un puente LCR esta constituido por un generador de se al senoidal a una frecuencia o frecuencias conocidas E j 1 kHz un medidor de tensi n alterna un medidor de corriente alterna y un convertidor anal g
15. a este tipo de medidas se recomienda la utilizaci n de muebles de madera evitando la utilizaci n de clavos y tornillos f Se comprobar que el valor nominal de la tensi n de alimentaci n y las posibles variaciones son adecuadas para el funcionamiento del instrumento a calibrar h Se conectar a la red de alimentaci n el ctrica el instrumento a calibrar en los casos en que ste disponga de conexi n a red durante un tiempo previo al inicio de la calibraci n para conseguir la estabilizaci n t rmica El tiempo de estabilizaci n t rmica cambia de un instrumento a otro y viene indicado por su fabricante en su manual de utilizaci n i Los patrones que se van a utilizar en la calibraci n deber n permanecer previamente en las condiciones ambientales de utilizaci n durante el tiempo suficiente para que se adapten a las mismas Como regla general se recomienda que se sit en en el lugar de calibraci n con 24 horas de antelaci n Si los patrones disponen de recintos termost ticos controlados estos deber n permanecer encendidos previo al inicio de la Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 13 de 34 6 a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO SES Y COMERCIO x i V m CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA calibraci n el tiempo suficiente para que se alcance la estabilidad t rmica j Verificar que las condiciones ambientales del laboratorio est n dentro de las condiciones de funcionamiento del puente y de
16. derando lo requerido por el responsable del equipo a calibrar o por el cliente si se trata de una calibraci n externa realizar el ajuste siguiendo las indicaciones del manual t cnico y volver a repetir la calibraci n 5 4 Toma y tratamiento de datos En la hoja de toma de datos anotar lo siguiente Fabricante modelo y n mero de serie del instrumento Patrones utilizados en la calibraci n Fecha o fechas de realizaci n de la calibraci n Persona que realiza la calibraci n Condiciones ambientales Cables utilizados para conectar los patrones al instrumento Indicaci n de que se ha realizado el cero o la lectura correspondiente a un corto antes y despu s de la calibraci n y valor medio Frecuencia a la que el instrumento realiza las medidas Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 20 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA md paq Gi pu Para cada punto de calibraci n se dejar constancia escrita de forma inequ voca de los siguientes datos Patr n aplicado al instrumento y su valor asignado Nota El valor asignado al patr n ser el valor certificado corregido por todos aquellos factores que se consideren necesarios deriva influencia de la temperatura etc Las lecturas obtenidas por el puente la media y la desviaci n t pica o los l mites de variaci n de las mismas Par metros de medida seleccionado
17. error de la lectura del puente en cada punto de calibraci n lectura del puente cuando se aplica el patr n indicaci n del puente cuando se aplica un corto correcci n debida a la resoluci n finita del puente cuando se aplica el patr n correcci n debida a la resoluci n finita del puente cuando se aplica el corto valor certificado del patr n correcci n del valor certificado por deriva correcci n del valor certificado debida a la influencia de la temperatura y 6Zx Aunque puede haber otras magnitudes de influencia en el puente como la temperatura y la humedad solo se ha considerado la resoluci n debido a que generalmente los fabricantes establecen que su influencia es despreciable cuando est n dentro de los m rgenes especificados Lo normal es que la calibraci n se realice dentro de estos m rgenes En caso de no ser as deber an considerarse estas componentes En el caso que el puente tuviese correcci n autom tica del cero desaparecer a el t rmino 5Zxo Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 22 de 34 6 de MINISTERIO TIRY DE INDUSTRIA TURISMO Zl CIN Y COMERCIO IK T m CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA Aplicando la ley de propagaci n de incertidumbres a la expresi n de ex suponiendo que no existe correlaci n entre las distintas variables se obtiene u e eci u z c Z 0 03 U 62 5Zx0 C5 U u 8zsp cu 8Zsr Ecuaci n
18. final Considerando que todas las variables de entrada son independientes y que por tanto no hay que tener en cuenta los coeficientes de correlaci n y que la incertidumbre t pica debida a la dispersi n de las medidas se ha tomado como una distribuci n rectangular el n mero de grados efectivos de libertad ser gt La incertidumbre expandida correspondiente a un nivel de confianza de aproximadamente el 95 corresponder a k 2 U 2u e 20 580 Expresi n del resultado de la calibraci n Los resultados de la calibraci n es conveniente expresarlos en forma de tabla para cada funci n donde se indicar el valor aplicado la lectura del instrumento el error del instrumento y la incertidumbre asociada a la calibraci n En el certificado se indicar n tambi n todos los datos necesarios para la interpretaci n de los resultados tales como Condiciones de operaci n del instrumento durante las medidas realizaci n de la funci n cero temperatura de realizaci n de las medidas cables o tipo de cables utilizados etc Funci n resistencia Condiciones de medida circuito equivalente serie cero tiempo de integraci n slow Valor aplicado Indicaci n Incertidumbre Campo error f21kHz instrumento k 2 1 000 03 1k0 1 000 1 0 07 Q 0 58 O d 100 La incertidumbre expandida de calibraci n indicada corresponde a una incertidumbre t pica multiplicada por un factor k 2 que para
19. ici n Digital1 P gina 18 de 34 B f z a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO i V m CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA representa serie o paralelo verificar que el par metro que esta midiendo corresponde a la misma configuraci n con la que se conoce el patr n que se est aplicando normalmente serie Anotar en la hoja de toma de datos y en su caso en el informe certificado de calibraci n que las lecturas corresponden a esta configuraci n Al aplicar cada patr n de calibraci n al puente antes de anotar medidas esperar el tiempo suficiente para que se estabilice la lectura La lectura se habr estabilizado cuando no existan variaciones en la misma o si existen normalmente en torno al ltimo d gito estas fluct en en el entorno de un valor Para cada punto de calibraci n realizar diez lecturas y anotarlas en la hoja de toma de datos Si una vez estabilizada la lectura no existe variaci n en la indicaci n del puente no es necesario anotar las diez lecturas Si la variaci n de la lectura es peque a del orden de uno o dos d gitos la resoluci n del puente num rico no es suficiente para apreciar la dispersi n En este caso se anotar el valor medio aproximado de las diferentes lecturas observadas y anotar a continuaci n los l mites de variaci n de las mismas en funci n del n mero de d gitos de la cifra menos significativa de forma que todas las lecturas est n dentro de esos
20. ico digital La corriente generada es aplicada en los terminales de corriente del patr n a medir y la tensi n generada en los terminales de potencial del mismo es medida por el medidor de tensi n alterna La medida de la corriente aplicada al patr n se realiza aplicando la misma a un patr n de resistencia interno y midiendo la ca da de tensi n en esta Las se ales de los medidores de corriente y tensi n se aplican a un convertidor anal gico digital Las medidas se realizan de forma s ncrona con el generador de sefial para que pueda obtenerse la medida de fase La calibraci n se realiza por un m todo directo consistente en la comparaci n de la medida obtenida con el instrumento a calibrar sobre patrones de referencia conocidos y los valores certificados de estos Al no ser las impedancias resistencias o reactancias puras se representan para una frecuencia determinada por una combinaci n serie o paralelo de resistencia y reactancia A esta representaci n se le llama circuito equivalente Los valores asignados dependen del circuito equivalente elegido serie o paralelo CRIPCI N Equipos y materiales Para realizar la calibraci n descrita en este procedimiento es necesario disponer de los siguientes instrumentos nductancias patr n Condensadores patr n Resistencias patr n Caja de d cadas de inductancia Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 10 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA
21. l estado de calibraci n de los patrones a utilizar si disponen de un certificado de calibraci n en vigor y si dicho certificado garantiza la trazabilidad e incertidumbre apropiadas a las medidas que se van a realizar en el transcurso de la calibraci n a la frecuencia o frecuencias de utilizaci n del puente Se dispondr tambi n cuando sea necesario de las Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 12 de 34 B f z a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO i V m CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA correcciones a aplicar a los valores de los patrones debidas a la deriva desde la ltima calibraci n e Situar el instrumento a calibrar y los patrones a utilizar alejados de cualquier fuente de calor o de otros instrumentos que puedan producir interferencias electromagn ticas Situar los instrumentos de forma que no se obstruyan o dificulten las salidas de refrigeraci n y que ninguna de esta incida sobre otro instrumento Las corrientes capacitivas formadas con las superficies conductoras pr ximas pueden afectar las medidas Los patrones inductivos pueden verse afectados por objetos permeables al campo magn tico tales como componentes de acero variando su inductancia En general mantener una distancia del orden de dos metros a las superficies conductoras y a objetos permeables al campo magn tico y prestar especial cuidado a los materiales con los que esta fabricado el mobiliario del laboratorio Par
22. los patrones a utilizar en la calibraci n Para los puentes los limites de temperatura en los que se obtienen las mejores especificaciones de medida var an de unos a otros dependiendo de la influencia de la temperatura ambiental sobre los patrones de referencia internos Variando los intervalos de temperatura desde 1 Ca 5 C 5 3 Proceso de calibraci n 5 3 1 Secuencias posibles de calibraci n El proceso de calibraci n seguir una de las tres secuencias descritas a continuaci n 1 Calibraci n inicial Ajustes Calibraci n final 2 Calibraci n sin ajustes 3 Ajuste Calibraci n final La secuencia 1 es la secuencia normal primero se realiza una calibraci n inicial y si como consecuencia de esta primera calibraci n el equipo requiere ajuste se realiza dicho ajuste seguido de una calibraci n final De esta forma la primera calibraci n nos proporciona informaci n del estado del instrumento antes de realizar el ajuste Esta informaci n es muy importante ya que de ella se puede verificar por comparaci n con la calibraci n anterior o anteriores la estabilidad del instrumento Tambi n sirve para verificar que el instrumento se mantiene dentro de las Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 14 de 34 B f MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA Sad pA ES pu especificaciones establecidas durante el periodo de tiempo asignado entre calibraci
23. no negativo asociado al resultado de una medici n que caracteriza la dispersi n de los valores que podr an razonablemente ser atribuidos al mensurando basado en la informaci n utilizada NOTAS 1 La incertidumbre de medida incluye las componentes debidas a efectos sistem ticos como pueden ser los asociados a correcciones a los valores asignados a los patrones o a la incertidumre de definici n En algunas ocasiones en lugar de corregir los errores sistem ticos se incorporan como componentes de incertidumbre asociadas a los mismos 2 El par metro puede ser por ejemplo una desviaci n est ndar o un m ltiplo de sta o la semiamplitud de un intervalo con un nivel de confianza determinado 3 La incertidumbre de medida comprende en general varios componentes Algunos pueden ser evaluados a partir de la distribuci n estad stica de los resultados de series de mediciones y pueden caracterizarse por sus desviaciones est ndar experimentales evaluaci n tipo A Los otros componentes que tambi n pueden ser caracterizados por desviaciones est ndar se eval an asumiendo distribuciones de probabilidad basadas en la experiencia adquirida o en otras informaciones Evaluaci n tipoB Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 6 de 34 6 de MINISTERIO TIRY DE INDUSTRIA TURISMO 211 CIN Y COMERCIO i a CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA Se entiende que el resultado de la medici n es la mejor estimaci n del valor
24. ntalmente su estabilidad del uso que se realice del mismo y de su tolerancia asignada El usuario del equipo ser siempre el responsable de asignar el per odo de recalibraci n y de revisarlo cuando sea Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 28 de 34 di MINISTERIO fI x DE INDUSTRIA TURISMO iie Y COMERCIO J p CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA preciso considerando por ejemplo los resultados obtenidos con respecto a las calibraciones anteriores y a las tolerancias consideradas 7 REFERENCIAS 7 1 Documentos necesarios para realizar la calibraci n Manual de funcionamiento del puente Manuales o tablas de caracter sticas de los patrones 7 2 Otras referencias para consulta 1 Clasificaci n de instrumentos de Metrolog a El ctrica 2 Edici n SCI Ministerio de Industria y Energ a Diciembre 1994 2 Gu a EA 4 02 rev 00 R2 Expression of the Uncertainty of Measurement in Calibration Diciembre 1999 3 Procedimiento para la elaboraci n de procedimientos de calibraci n MINER CEM Edici n 1 1998 4 Guide to the expression of uncertanity in measurement ISO 1993 ISBN92 67 10188 9 5 International vocabulary of metrology Basic and general concepts and associated terms VIM JCGM 200 2008 6 Quantities and units ISO 31 1992 Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 29 de 34 3 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO E p M 10 GR x pu CENTRO E
25. ones La calibraci n final comprueba que los ajustes realizados son correctos y nos asegura la trazabilidad En este caso se conservar n registros tanto de la calibraci n inicial como final Nota Debe consultarse siempre con el cliente o responsable del equipo si este desea que se realice el ajuste Esto es especialmente importante en los instrumentos en los que el ajuste se realiza mec nicamente ya que el mismo puede afectar a la estabilidad o deriva del instrumento La secuencia 2 se puede considerar como una variante de la secuencia 1 aplicable cuando los errores encontrados en la calibraci n inicial sean inferiores a unos l mites establecidos o cuando el responsable del equipo a calibrar no requiere el ajuste La secuencia 3 solamente se debe aplicar cuando el estado del puente antes de la calibraci n no sea importante por ejemplo porque se acaba de reparar porque es nuevo porque estaba previamente fuera de uso etc Se deber n establecer en funci n del uso previsto para el puente unos l mites de tolerancia a partir de los cuales se realizar el ajuste del instrumento o se limitar el uso del mismo Se proceder al ajuste cuando la desviaci n obtenida sea mayor que el l mite de tolerancia establecido disminuido en la incertidumbre de calibraci n Los ajustes se deben realizar siempre que se disponga de capacidad para ello siguiendo el manual del fabricante en el orden y en los puntos indicados En algunos ins
26. or que el l mite de tolerancia establecido disminuido en la incertidumbre de calibraci n siempre y cuando el cliente o usuario del instrumento as lo haya especificado Una referencia para establecer estos l mites suele ser las especificaciones dadas por el fabricante estableci ndose los l mites en forma de porcentaje respecto a las mismas Por ejemplo se proceder al ajuste si la desviaci n obtenida supera el 2596 de las especificaciones de estabilidad a un a o del instrumento Estos l mites siempre deber establecerlos el cliente o responsable del instrumento Una vez terminada la calibraci n incluyendo en su caso los ajustes necesarios se determinar n los errores asociados a la calibraci n final en cada uno de los puntos se determinar si dichos errores son inferiores al l mite de tolerancia disminuido en la incertidumbre de calibraci n y si es as el puente se destinar de nuevo a su uso planificado En caso contrario se reparar o se estudiar la posibilidad de su empleo en una nueva aplicaci n que admita una tolerancia de uso mayor Si ha sido necesario realizar el ajuste en el certificado de calibraci n correspondiente figurar n los valores obtenidos antes y despu s del ajuste El per odo de tiempo razonable para la recalibraci n de estos instrumentos es de 12 meses aunque el intervalo de tiempo a asignar depender fundamentalmente de las caracter sticas t cnicas comprobadas del instrumento fundame
27. paq Gi pu CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA U k u e k uj y t uy u y 40 us us Cy tu Cy Si las componentes de incertidumbres u4 y us son muy significativas respecto a la incertidumbre total es conveniente determinar el n mero de grados efectivos de libertad Este se determina de acuerdo al documento EAL R2 ap ndice E aplicando la siguiente ecuaci n _ u y su 1 eff Donde u y son las incertidumbres t picas y v los grados de libertad correspondientes a la contribuci n uj y Generalmente para las contribuciones del tipo A el n mero de grados de libertad es el n mero de medidas realizadas menos una Para las de tipo B se considera que es gt oc Para este caso concreto la expresi n ser a 4 _ Va u4 u Q 9 9 Si el valor obtenido es superior a 50 la k que corresponde al 95 ser 2 si por el contrario se obtiene un valor inferior el valor de k se obtiene de la tabla del citado anexo E Por ejemplo para el caso Ver 20 k 2 13 Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 27 de 34 6 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA T al p M 10 am pu 6 2 Interpretaci n de resultados Se deber n establecer en funci n del uso previsto para el puente unos l mites de tolerancia a partir de los cuales se realizar el ajuste del instrumento o se limitar el uso del mismo Se proceder al ajuste cuando la desviaci n obtenida sea may
28. recciones y la incertidumbre asociada a las mismas d Incertidumbres debidas a la dispersi n de lecturas del puente u zx y u Zxo Se tomar n diez lecturas en las mismas condiciones de medida Se calcular n los estimadores estad sticos que caracterizan la dispersi n de los resultados obtenidos ver cap tulo 3 de definiciones En particular se calcular n la media aritm tica de los valores de Zx la desviaci n est ndar experimental s zx y la desviaci n est ndar experimental de la media de Zx Desviaci n est ndar experimental s Z Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 24 de 34 pe qi a MINISTERIO 86 5 DE INDUSTRIA TURISMO WM Y COMERCIO IS a CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA bx Desviaci n est ndar experimental de la media u Zx s Zx N 10 En el caso de que la variaci n de las lecturas sea muy pequefia del orden de uno o dos d gitos se tomar n los l mites dentro de los que var a la lectura en el entorno de su valor medio en forma de d gitos d en lugar de los diez valores individuales La incertidumbre t pica corresponder a la de una distribuci n rectangular y su valor ser d N3 valor de esta contribuci n se expresar en unidades homog neas con el resto de contribuciones Por ejemplo si al aplicar al puente 100 pF las lecturas var an entre 100 001 pF y 100 003pF El valor ser a 100 002 pF 1 d La incertidumbre t pica correspondiente a esta a contrib
29. rectangular dividiendo por tanto la especificaci n por Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 23 de 34 6 a MINISTERIO AI AL DE INDUSTRIA TURISMO Zl CN Y COMERCIO x i Vm CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA c Incertidumbre asociada a la influencia de la temperatura ambiente sobre el patr n Esta componente es debida a la incertidumbre con la que se conoce la temperatura a la que se encuentran los patrones La temperatura suele estar determinada por un intervalo Ej T C AT C siendo T la temperatura de referencia En el caso que la temperatura de referencia coincida con la temperatura a la que se conoce el patr n la incertidumbre t pica se hallar suponiendo una distribuci n rectangular y se determinar dividiendo por N3 el producto de multiplicar AT por el coeficiente de temperatura del patr n a es decir AT a N3 Zs Nota 1 Se ha supuesto que el valor de se conoce en t rminos relativos al valor del patr n Nota 2 En el caso de que no coincida la temperatura a al que se conoce el patr n con la temperatura de calibraci n habr que considerar la realizaci n de una correcci n por esta causa y la incertidumbre correspondiente asociada a la correcci n Nota 3 Se ha supuesto que en las condiciones en que se realizan las medidas la influencia de la humedad sobre los patrones utilizados en la calibraci n es despreciable En caso contrario habr que considerar la realizaci n de cor
30. s en el puente Error asociado a la calibraci n en cada punto diferencia entre la lectura del puente corregida por el valor en el cero media entre el valor al inicio y al final de la calibraci n de la funci n correspondiente si el puente no dispone de la funci n Cero y el valor aplicado A continuaci n se comparar n los errores obtenidos con las tolerancias asignadas al puente digital para determinar o no la necesidad de realizar ajustes seg n los criterios del apartado 5 2 C Si es necesario realizar ajuste se anotar n las nuevas lecturas indic ndose que estas corresponden a valores obtenidos despu s del ajuste Si la calibraci n se automatiza mediante el empleo de un ordenador se registrar n adem s de los datos anteriores el programa y la versi n utilizada para la realizaci n de la calibraci n Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 21 de 34 p M 10 Ge pu MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA 6 RESULTADOS 6 1 C lculo de incertidumbres La asignaci n y expresi n de incertidumbres se realizar siguiendo los criterios de la gu a EA 4 02 2 En primer lugar se determinar la expresi n de la magnitud de salida que es el error de lectura del puente en cada punto de calibraci n en funci n de las distintas magnitudes de entrada ex Zx Zx 7 Zs OZsp Ecuaci n 1 donde Nota OZsp OZsT a
31. sseeeeeee 14 5 4 Toma y tratamiento de 20 6 RESULTADOS tet naa IR DAR ENIRER AREA eR xRK RAS 22 6 1 C lculo de incertidumbres sse 22 6 2 Interpretaci n de 28 Te REFERENCIAS eani 29 8 ANEXOS 30 Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 3 de 34 6 ERA pu MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA pA Sy 1 OBJETO El presente procedimiento tiene por objeto dar a conocer los m todos y la sistem tica necesaria para realizar la calibraci n de puentes num ricos para la medida de inductancia capacidad y resistencia Seg n la Clasificaci n de instrumentos de Metrolog a El ctrica 1 se identifican como EE 13 01 2 ALCANCE El mbito de aplicaci n del presente procedimiento se limita a la calibraci n de puentes de medida en sus funciones de inductancia capacidad y resistencia parte imaginaria para inductancia y capacidad y parte real para resistencia L gicamente este procedimiento tambi n ser aplicable a instrumentos que midan solamente una o dos de las magnitudes anteriores No es objeto de este procedimiento la calibraci n de las funciones de factor de calidad Q o factor de perdida d Para la calibraci n de estas funciones es necesario disponer de
32. ta 3 Ze Ze Ucer k Normal 1 u y D N3 Rectangular 1 u2 y 8Zsr 3 Rectangular 1 us y Z CN s Zx l10 Normal 1 vay Nota 1 Lor sz 1 Normal 1 usty xo10 1 0 8Z 0 Res N3 Rectangular 1 ue y 8Zxo 0 Res N3 Rectangular 1 uz y ex Ecuaci n 1 Ecuaci n 2 En la estimaci n de si los valores obtenidos al inicio y al final de la calibraci n fuesen diferentes se tomar el valor medio de los dos Si la diferencia fuese significativa comparada con la incertidumbre total se incluir una nueva componente de incertidumbre debida a la inestabilidad del cero Los coeficientes de sensibilidad se calculan como las derivadas parciales de ex respecto de cada una de las magnitudes evaluadas en el punto de calibraci n considerado Nota 3 uj y c u x C lculo de la incertidumbre expandida final con nivel de confianza de aproximadamente 95 Considerando que todas las variables de entrada son independientes que por tanto no es necesario tener en cuenta los coeficientes de correlaci n y aplicando la expresi n de propagaci n de varianzas de la referencia 2 y teniendo en cuenta que no es necesario determinar el n mero efectivo de grados de libertad ya que se han realizado 10 medidas la incertidumbre expandida tiene la siguiente expresi n Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 26 de 34 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO Y COMERCIO e
33. trumentos el ajuste de todas las funciones se realiza mediante un proceso en el que se aplican sucesivamente unos valores especificados de resistencia de los cuales es necesario conocer el valor de su resistencia y su factor de calidad Q Si no se dispone de los patrones correspondientes puede Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 15 de 34 6 a MINISTERIO SIR WS DE INDUSTRIA TURISMO Zl C Y COMERCIO x i Y CENTRO ESPA OL DE METROLOGIA utilizarse la d cada de resistencias siempre que se conozcan estos valores en los puntos de ajuste 5 3 2 Puntos de calibraci n Al no ser posible realizar la calibraci n en la infinidad de puntos posibles del instrumento esta hay que limitarla a un n mero de puntos que garantice de forma razonable la trazabilidad del instrumento en todas las funciones y campos de utilizaci n Si el instrumento se destina a una nica aplicaci n determinada la cual requiere realizar medidas en una serie de puntos especificados la calibraci n m s apropiada ser en estos puntos quedando el uso del instrumento limitado a dicha aplicaci n De forma general se recomienda realizar la calibraci n en los entornos de los siguientes puntos Para todos los campos de cada funci n realizar la calibraci n en dos puntos fondo de escala y al 10 del mismo Para un campo intermedio de cada funci n verificar la linealidad del instrumento realizando la calibraci n en el 10 25
34. uci n ser 0 001pF N3 Para los valores correspondientes al cero se operar de igual forma En el caso que el instrumento no disponga de la funci n Zero y se hayan realizado las diez lecturas correspondientes a un corto al inicio y al final de la calibraci n como valor de cero se tomar el valor medio de las dos medias obtenidas Como incertidumbre t pica representativa de la dispersi n de las lecturas del cero se tomar la mayor de las dos desviaciones t picas obtenidas Nota Si la inestabilidad del cero no es despreciable se considerar la incertidumbre debida a la misma normalmente como el semi intervalo de la diferencia entre los dos valores dividido por V3 e Incertidumbre debida a la resoluci n del puente a calibrar u 8zx y u 6zx En ambos casos se considera el m ximo error posible que se puede cometer debido a la resoluci n del puente como 1 veces el ltimo d gito Res 1 d gito la incertidumbre t pica se hallar suponiendo una distribuci n rectangular y dividiendo por tanto por V3 El valor de estas se expresar en unidades homog neas con el resto de contribuciones Procedimiento EL 002 Edici n Digital1 P gina 25 de 34 Sx pu Y p M 10 MINISTERIO DE INDUSTRIA TURISMO COMERCIO Balance de las componentes GM CENTRO ESPANOL DE METROLOGIA Contribuci n Magnitud X Estimaci n TIS incertidumbre No

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