INTERPRETACIÓN DE ESPECIFICACIONES

Error en la medida:

En metrología se asume que toda cantidad a medir tiene un valor verdadero. Este valor verdadero es el que se obtendría con un instrumento de medida perfecto. Sin embargo, en metrología también se reconoce que tal instrumento ideal no existe, por lo que el verdadero valor de una medida no se conocerá (si bien nos podremos acercar al mismo tanto como la tecnología y nuestro procedimiento de medida nos permita).

Para soslayar esta limitación se recurre al concepto de  valor convencionalmente verdadero, es decir, el valor de la medida que, a efectos prácticos, se considera como suficientemente próximo al verdadero.

El valor convencionalmente verdadero, o valor nominal, se materializa físicamente en patrones. Así, se define como error de medida de un instrumento a la diferencia entre la medida obtenida por el mismo y el valor nominal. Por ejemplo, si empleamos como patrón de medida una pesa de 1 Kg de valor nominal, y una balanza indica que su peso es de 0,9 Kg, su error de medida es de 0,1 Kg. Este valor lo podemos expresar en porcentaje relativo al valor nominal, definiéndose así el  error relativo.

En el ejemplo anterior, el error relativo es del 10%, en los instrumentos electrónicos de precisión es habitual expresar los errores relativos en ppm ó partes por millón (1 ppm = 0,0001%).

Consideremos a continuación la expresión de la tolerancia en el instrumento más universal para la medida eléctrica: el multímetro digital. Pero para ello, previamente debemos conocer las dos especificaciones técnicas típicas de estos equipos, como son su resolución (expresada en  número de cuentas  o número de dígitos) y su  rango. 

Para comprender lo que es el número de cuentas y el rango en un multímetro digital conviene recurrir al funcionamiento básico del multímetro, que se resume en la figura. La tensión de salida del convertidor digitalanalógico, CD/A, aumenta a medida que el contador incrementa su cuenta (paso a paso desde 0 hasta un valor final, que define la resolución del multímetro). El contador no se detiene hasta que la tensión de salida del CDA supere a la tensión de la señal a medir (lo que provocará el cambio de estado del comparador.

En este momento se detiene la cuenta del contador y su valor se transfiere a la pantalla. Finalizada la transferencia se comienza una nueva cuenta. Si se llega a la cuenta máxima (por ejemplo, 999 ) y el  comparador no ha conmutado, el circuito de control del multímetro actúa sobre la etapa de atenuación de la señal para acomodarla dentro de los límites de tensión de salida del CDA. Esta etapa inicial tiene varios divisores de tensión que definen los diferentes rangos del multímetro (por ejemplo, el divisor 1:1 para el rango de 100 mV, el divisor 10:1 para el rango de 1 V, el divisor 100:1 para el rango de 10 V, etc.).

La resolución de un multímetro digital es la tensión mínima que puede  detectar,  y depende de la tensión que asigna el CDA a cada una de las cuentas del contador así como del rango que se seleccione (ya sea manual o automáticamente). La resolución se obtiene sin más que dividir dicho rango por el número total de cuentas. Por ejemplo, un multímetro digital de 1000 cuentas tiene una  resolución de 1 mV  en el rango  de 1 V.  Además del número   de   cuentas, otra forma muy  típica de  especificar la resolución de un multímetro digital es  a partir de su numero de dígitos (ver Fig. 6). Así, un multímetro de 3 dígitos tiene un contador de 1000 cuentas pues con 3 dígitos se puede contar desde 000 hasta 999. Un multímetro de 4 dígitos dispone de un contador de 10000 cuentas (0000 hasta 9999). 

Un multímetro de 2000 cuentas (0000 a 1999) tiene un contador de 3 ½ dígitos, pues el dígito más significativo (el que está a la izquierda) sólo puede valer 0 ó 1. En la fracción m/n de este convenio, m expresa el máximo alcance del dígito más significativo, y n su número de estados diferentes. Por ejemplo, en un multímetro de 3 ¾ dígitos (4000 cuentas) el dígito más significativo puede llegar a valer como máximo 3 y puede tener 4 estados distintos ( 0, 1, 2, y 3).

Conociendo el significado del rango y la resolución de un multímetro, se está en condiciones de entender la expresión de sus especificaciones. Las especificaciones primarias de un multímetro digital se refieren al comportamiento básico del equipo, y pueden constar de hasta tres componentes: - Un término proporcional a la señal a medir - Un término proporcional al rango (también llamado escala o alcance) - Un término fijo o suelo. Equivale al ruido presente en todo equipo de medida. Así, por ejemplo, se puede especificar la tolerancia primaria de un modelo de multímetro de 4 ½ dígitos (20.000 cuentas) de la siguiente forma: 

Tomemos como ejemplo el error al medir 4.5 mV en la mejor resolución.

El error esta dado por: 

E= [ ( 0.05%8 (4.5 mV) ) + ( 3 cuentas ) ]

E=  [ ( 0.05%8 (4.5 mV) ) + ( 3 (20mV / 20000) ) ]

E= ± 5.25 uV

Para este caso nuestra medición sera de 4.5 mV ± 0.117 %

Ahora si nos preguntáramos cual es el rango que nos ofrece mejor exactitud en la medida tendríamos que el más exacto sera el rango con el porcentaje de error mas pequeño:

Podemos ver como los rangos de 2V y 20V, tienen el porcentaje mas pequeño. Pero para elegir el más exacto tendremos que encontrar el más sensible: 

Resolución = 1 / 20000

Sensibilidad = Resolución * Rango 

Así entre los dos rangos el más sensible es el de 2V, y por lo tanto el más exacto.