INSTRUMENTOS Y MEDICIONES

Transcripción

1 TRABAJO PRACTICO N 1: 1. Cuál es la diferencia entre exactitud y precisión? 2. Cuál es la diferencia entre sensibilidad y resolución? 3. Cuáles son las 3 clases de errores? 4. Un amperímetro 0-1mA tiene 100 divisiones fácilmente leíbles, cuál es la resolución del medidor? 5. Si R 1 =36Ω ± 5%, y R 2 =75Ω ± 5%, calcular: E R1 y E R2 Error absoluto y relativo cuando se conectan R 1 y R 2 en serie. Error absoluto y relativo cuando se conectan R 1 y R 2 en paralelo. 6. Encuentre la expresión de ex=f(xm) para un aparato digital. Cómo conviene medir, en qué parte de la escala? 7. De la hoja de ruta de datos de un voltímetro digital de 31/2 dígitos de c.c. se anotó: Eu = ± [0.005% Um + 1dig]. Es coherente esta expresión?. Halle Eu para Um = 1999V. 8. Deduzca las expresiones de los errores de inserción relativos cuando se mide voltaje con un voltímetro con resistencia Rv y corriente con un amperímetro con resistencia Ra. (euo Ri/Rv, y eio Ra/Ri). 9. Se tienen dos mediciones de dos variables A y B. Si R=A-B, y C=A/B, calcular el error absoluto y relativo de R y C utilizando la ley de propagación de errores. 10. Se tienen dos mediciones de dos variables X 1 y X 2 las cuales son muy parecidas en magnitud. Si Y=f(X 1, X 2 ), con f: suma, o f: resta. En qué caso será mayor el error relativo de Y? 11. Experimentalmente se obtienen 10 mediciones con un voltímetro: V, ,V V, 9.762V, 9.763V, 9.968V, V, 9.941V, V, y V. Determinar la incertidumbre estándar expandida de medición para un t-student de y (ver tabla t-student para n=10). Qué nivel de confianza se tendrá para cada caso? Tener menos incertidumbre implica medir con más exactitud? 12. Se tienen dos instrumentos A y B con los siguientes datos: A: Incertidumbre ± 6ppm de la salida ± 2µV con nivel de confianza 99%. B: Incertidumbre ± 5ppm de la salida ± 1µV con nivel de confianza 95%. Refiriendo ambos instrumentos a un rango de 20V (salida 20V), cuál escogería? Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 1

2 TRABAJO PRACTICO N 2: 1. Complete las siguientes conversiones: 1500 MHZ = GHZ 125 nh = µh KV = V 5.3 ma = A 2. La carga de un electrón es de 1,6 x C Cuántos electrones pasan por un punto cada microsegundo si la corriente en ese punto es 4.56 A? 3. Una corriente promedio de 25 ma pasa a través de un conductor durante 30 seg. Calcular el número de electrones transferidos. 4. Tiene alguna relación la cifra en Ω/V con la exactitud de un dado voltímetro? 5. Determinar el valor de la resistencia necesaria para construir un voltímetro de 0-1V, si se tiene una medida de 0-1mA con una R interna de 125Ω. 6. Cuál es el valor de la R de derivación requerida para que un galvanómetro de 50 µa con una R interna de 250 Ω pueda medir ma? 7. Qué resistencia en serie se requiere para ampliar la escala de 0-200V de un voltímetro de 20000Ω/V a V? Qué régimen de potencia debe tener esta R? 8. Cuál será la lectura de un medidor de 5000 Ω/V en la escala de 0-5V cuando se conecta al circuito siguiente: 9. Sea un óhmetro tipo serie como el de la figura siguiente: R 1 =49KΩ, E=6V, R m =2000Ω, I fsd =100µA Si E bajó a 5.9V calcular R 2 para ajustar al cero. Si en estas condiciones se conecta una R x tal que deflecte la aguja 60%, calcular el valor de R x 10. Qué tan bajo será el valor de la batería de una de una celda 1.5V del circuito óhmetro mostrado a continuación que imposibilite ajustarlo a cero? (Rm=2000Ω, Ifsd=50µA) Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 2

3 TRABAJO PRACTICO N 3: 1. A partir de un amplificador operacional, dibujar un circuito tal que se logre realizar la siguiente suma: 1 1 V 0 =. V V2 +. V En un conversor A/D de doble rampa, cuál es la expresión que relaciona la tensión de entrada Vi con el tiempo hallado t?, Cuáles son las ventajas de este conversor? 3. Posterior al proceso de cuantización se tiene el llamado error de cuantización. Si se desea en este punto una resolución del 2%, esto es, un error relativo de cuantización 1%, cuántos bits debe tener el conversor? 4. Se tiene un analizador digital de 10 bits, es apto para captar variaciones en amplitud de la señal de entrada de ±0.2%? 5. Qué indicará un medidor de lectura TRMS si se aplica un pulso de 5V de pico y un ciclo de trabajo del 25%? Qué indicará si se aplica 5Vcc? (Considerar que puede medir TRMS para frec=0hz) 6. Se tiene una tensión sinusoidal superpuesta a una continua de valor negativo. Si se mide esta onda con un medidor de TRMS, cómo será este valor comparado con la onda sinusoidal sola?, Se puede lograr una Vrms resultante nula? 7. Cuál es el valor TRMS de una onda sinusoidal de amplitud V P =4/ 2V que se superpone a una continua de V dc =3V? 8. De la hoja de datos de un instrumento de calidad, se tiene para medición de resistencia las siguientes características: rango 320.0Ω, E R =± [ 0.4% Rm + 2 dígitos]. Considera este instrumento apto para medir 1Ω? 9. Se mide con un voltímetro RMS un valor de 10Vac eficaces. Si se sabe que la señal medida es una onda cuadrada simétrica, qué error se cometió? 10. Por qué la curva de la especificación de un DMM tiene forma de un diente de sierra? 11. Un instrumento garantiza un error máximo de 0,2% para medición de tensión en el rango de 200V hasta 25 C. Si éste tiene un TC=2ppm/ C (coef. de temp), es necesario considerar el efecto de la temperatura a 35 C? Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 3

4 TRABAJO PRACTICO N 4: 1. Para verificar la capacitancia distribuida de una bobina, ésta se pone en resonancia serie a 10MHz con 120pF, y posteriormente se pone en resonancia a 15MHz con 40pF. Cuál es la inductancia de la bobina y cuál es la capacitancia distribuida equivalente? 2. Una bobina con resistencia de 3Ω se conecta a los terminales de un medidor de Q de la siguiente figura (medición directa). La resonancia ocurre a una frecuencia del oscilador de 5MHz y con una capacitancia de 100pF. Calcule el porcentaje de error introducido por la resistencia en derivación R SH = 0.1Ω 3. Para medir la capacidad distribuida de una bobina se hace resonar a dos frecuencias f 1 y f 2 = 2. f 1. Calcular Cd=f (C 1, C 2 ) 4. Si se emplea un electrodinamómetro para medir potencia con una lectura a escala completa de 100W. Cuál es la lectura a un cuarto de escala? 5. Se desea medir potencia en un circuito de alta corriente y baja tensión. Qué disposición de bobinas utilizaría en el wattímetro? Por qué?. 6. Por qué en un método de cero en general se comete menos error que en uno de deflexión? Qué error se introduce en un método de cero? 7. Deducir el error de insensibilidad para el circuito compensador. 8. En el método del voltímetro-amperímetro, qué sucede cuando X Xc? 9. Se tienen dos instrumentos de 3 1/2 dígitos con las siguientes especificaciones: Eu=±[0.1%Um+1dig], con Rv=10MΩ. Escalas de 200mV, 2, 20, 200, y 1000V Ei=±[0.2%Im+1dig], con Ra=10Ω. Escalas de 2, 20, 200, y 2000mA Cuál será el e X mínimo al medir una resistencia con el método del voltímetroamperímetro?. Decidir la conexión y calcular el error para X=80Ω. 10. Cuál es la diferencia entre un patrón primario y uno secundario? Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 4

5 TRABAJO PRACTICO N 5: 1. Indique cómo procedería para determinar si una incógnita es medible a no con un puente dado. 2. La resistencia patrón de la rama del puente de la figura siguiente tiene un rango de 0 a 100Ω con una resolución de 0.001Ω. El galvanómetro tiene una resistencia interna de 100Ω y se pueden leer 0.5µA. Cuando la resistencia desconocida es de 50Ω, cuál es la resolución del puente expresada en ohms y en porcentaje de la resistencia desconocida? 3. Las ramas de relación del puente de Kelvin de la figura siguiente son de 100Ω cada una. El galvanómetro tiene una resistencia interna de 500Ω y una sensibilidad de corriente de 20mm/µA. La resistencia desconocida Rx=0.1002Ω y la resistencia patrón se fija al valor de Ω. Una corriente de cd de 10A pasa a través de las resistencias patrón y desconocida desde una batería de 2.2V en serie con un reóstato. La resistencia de contacto Ry se puede despreciar. Calcular: a) deflexión del galvanómetro, y b) resistencia (de desbalance) requerida para producir una deflexión de 1mm en el galvanómetro. 4. Un puente de CA tiene las siguientes constantes; rama AB, R=1000Ω en paralelo con C=0.159µF; BC, R=1000Ω; CD, R=500Ω; DA, C=0.636µF en serie con una resistencia desconocida. Hállese la frecuencia a la cual este puente está en equilibrio y determínese el valor de la resistencia en la rama DA para lograr dicho equilibrio. 5. Cómo es el barrido alternado comparado con el barrido truncado chopped?, Cuándo se escoge un método u otro? 6. Se tienen dos ondas cuadradas con período de 1µseg mostradas en un osciloscopio de doble trazo en modo truncado con f chopped =2MHz. Se pierde información?, Cómo se logra mejorar la imagen? Dibuje las ondas como aparecerían en pantalla. 7. Se construye un osciloscopio de rayos catódicos convencional con G=100V/cm, Ea=2500V, y L=15cm. El fabricante especifica una deflexión completa de 5cm, se logrará esta especificación? Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 5

6 8. En qué difiere el osciloscopio digital de almacenamiento del osciloscopio de muestreo?, Cuáles son las ventajas de cada uno? 9. Por qué en un osciloscopio de muestreo se logra incrementar la respuesta en frecuencia? 10. Qué variable se memoriza en un tercer eje de un DPO? Qué permite visualizarse a partir de esta mejora? Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 6

7 TRABAJO PRACTICO N 6: 1. En un puente de Wien se logra ajustar el cero variando un solo elemento. A partir de allí puede determinarse la frecuencia. Cómo se logra?. Dibuje y especifique los patrones y las relaciones que deben guardar entre ellos. 2. Un generador de pulsos entrega una onda con un ciclo de período 10KHz, y ciclo de trabajo 10%. Cada pulso tiene tiempos de subida y bajada iguales de 5µseg, Está garantizada la calidad de esta onda?, Qué sucede si el ciclo de trabajo es 50%? 3. Se tiene una rueda de medida sobre una banda de un material la cual se desea cortar en forma transversal. Esta rueda tiene acoplada en su eje un encoder incremental de un solo canal de 1000pulsos/vuelta, Cuál debe ser el diámetro de esta rueda si se requiere una resolución de 10 pulsos/mm sobre la banda del material a cortar? 4. Una galga extensiométrica resistiva con un factor de galga K=2 se suelda a un planchón de acero sometido a un esfuerzo de 2 Tons/cm 2. El módulo de elasticidad del acero es E=2.1x10 6 Kg/cm 2. Cuál será la variación relativa de resistencia? 5. Mencionar las principales diferencias entre una termorresistencia, una termocupla, y un termistor. 6. Si se desea medir en un rango aproximado de hasta 1500 C con una linealidad aceptable, Qué transductor de temperatura utilizaría? 7. Se tiene una termocupla que entrega un voltaje de hasta 70mV, Cómo ensayaría la misma? Especificar el instrumento, y dibujar el esquema de medición. 8. Qué transductor se asocia a la sigla LDR? Qué puede construirse con ellos? 9. En un sistema de adquisición analógico, Qué se entiende por aislación galvánica? Cuál es su finalidad? 10. Un transductor entrega una señal de 0-10V (en dos hilos) hasta una carga de 10kΩ distante 300mts con dos conductores circulares de sección 2.5mm 2 (ρ Cu =22.5Ωmm 2 /m). Calcular la tensión en la carga cuando el transductor entrega su máxima salida analógica. Es aceptable el error? 11. Un diodo láser acopla 50µW de 1300nm de potencia luminosa a una fibra de 100µm. La fibra tiene una longitud de 10km y una pérdida de 1.2 db/km. La apertura numérica de la fibra es de 0.33 y se acopla a un diodo con apertura numérica igual a La eficiencia cuántica del diodo detector es 80%. Cuánta fotocorriente se genera? 12. Cuánto tiempo se requiere para que una reflexión a partir de una ruptura en una fibra regrese al reflectómetro óptico en el dominio del tiempo si la distancia de la ruptura es 1.2km? El índice de refracción de la fibra es Instrumentos y Mediciones Instymed_tps.doc 7