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Introducci´n o a la instrumentaci´n o
Jaime Planas Rossell´ o
Septiembre de 2000

Cuando uno mira a su alrededor percibe que los instrumentos de medida están en todas partes. El más ubicuo es el reloj, pero en las calles abundan los termómetros y los salpicaderos de los coches están llenos de indicadores: velocidad, revoluciones, nivel de gasolina, etc. El común de los mortales estáfamiliarizado con los indicadores que constituyen el extremo visible de la cadena de medida, como quien dice la punta del iceberg. Poca gente conoce, ni siquiera a grandes rasgos, el funcionamiento interno de un sistema o aparato de medida. Aunque el saber no ocupa lugar, un usuario ordinario no tiene porqué conocer como funciona por dentro un aparato, siempre que ese conocimiento no sea preciso parapoder hacer un uso adecuado del mismo. Este es el caso de aparatos “cerrados”, cuyo correcto funcionamiento está certificado por el fabricante o por una empresa que realiza el mantenimiento y calibrado del mismo. Este es el caso de los instrumentos de un coche, de la balanza electrónica de un supermercado o del medidor de un surtidor de gasolina. Sin embargo, un ingeniero de materiales, igual queotros profesionales, debe conocer algo más acerca de como funcionan los sistemas de medida que se utilizan en la caracterización de los materiales y en los procesos de fabricación de los mismos, tanto para poder juzgar lo adecuado de los sistemas utilizados por otros, como para poder seleccionar un sistema adecuado de medida para un uso particular. Denominaremos instrumentación al conjunto deinstrumentos que hacen posible la medida de una variable física particular y, por extensión, también al conjunto de instrumentos de medida que permite seguir la evolución de un sistema físico, cualquiera que sea el número de variables físicas involucradas. Denominaremos también instrumentación a la disciplina que estudia las técnicas de diseñar, construir y utilizar correctamente los sistemas de medida.En este curso introductorio vamos a ceñirnos a los conceptos mínimos necesarios para comprender el funcionamiento de los sistemas eléctricos o electrónicos de medida a efectos, fundamentalmente, de poder utilizarlos correctamente. En este capítulo se describen los aspectos más generales de un sistema de medida, sus componentes y propiedades estáticas.

1.1 Componentes de un sistema generalizadode medida
La Fig. 1.1.1 muestra el esquema simplificado de un sistema de medida en forma de bloques funcionales. A la izquierda de la cadena de medida se encuentra el sistema físico, alguna de cuyas magnitudes físicas se quiere medir. En el extremo opuesto se encuentra el sistema que permite al usuario tomar nota o almacenar la medida, es decir el sistema de presentación o toma de datos. En lossistemas modernos, la presentación y/o toma de datos se hace de forma electrónica, por lo que la variable física a medir debe transformarse previamente en una señal eléctrica. Aunque en

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Introducci´ n a la instrumentaci´ n o o

sistema físico

transductor

acondicionador de señal

presentación/ toma de datos

Figura1.1.1 Componentes de un sistema generalizado de medidaciertos sistemas la señal eléctrica en cuestión es una intensidad de corriente, supondremos aquí que en general se trata de una tensión electrica. La conversión de la magnitud física de interés en una señal eléctrica del nivel adecuado para la presentación y/o toma de datos se realiza en dos etapas. En la primera etapa dicha magnitud física se convierte, mediante un transductor en otra magnitud detipo eléctrico (por ejemplo una resistencia eléctrica). En la segunda etapa, un acondicionador de señal incluye la circuitería necesaria para convertir la magnitud característica del transductor en una señal eléctrica de nivel adecuado. Es de notar que en algunos sistemas las tres etapas del sistema de medida están totalmente integradas, de forma que un único aparato realiza las tres funciones de...