Metrologia

 

ACTA IMEKO  Mayo de 2014, Volumen 3, Número 1,41 - 46  www.imeko.org 

Impacto de la instrumentaci instrumentación moderna en el sistema de conceptos básicos en metrología. J.M. Jaworski, J. Bek, A.J. Fiok Universidad de Tecnologí a de Varsovia, Varsovia, Polonia.

Esta es una reedición de un documento que apareció en ACTA IMEKO ACTA IMEKO 1988, Actas de las Actas del XI Congreso Mundial Trienal de la Confederación Internacional de Medición (IMEKO), "Instrumentación "Instrumentación para el siglo XXI", 16-21.10.1988, Houston , pp. 125134. El documento está dedicado al nuevo sistema de conceptos básicos en metrología que se adapta mejor al desarrollo de la instrumentación contemporánea y la ciencia de la medición. Los conceptos existentes se enfrentan a las necesidades actuales; Se proponen sus modificaciones o nuevos conceptos. En particular, los c onceptos de cantidad y método de medición han sido amplia ampliados dos y generalizados. El sistema propuesto se basa en la comprensión de la medición como un experimento de identificación de parámetros del modelo del objeto medido. Uno de los conceptos nuevos más importantes que se presentan aquí es el concepto de medición deun sistema múltiple que comprende no solo la instrumentación sino también el objeto medido, una "interfaz de m edición" entre el objeto, la instrumentación y el operador.

Sección: PAPEL DE INVESTIGACIÓN  Palabras clave: metrología, modelo de medición, error. Cita: J.M. Jaworski, J. Bek, A.J. Fiok, Impacto de la instrumentación moderna en el sistema de conceptos básicos en metrología, Acta IMEKO, vol. 3, no. 1, artículo 10, mayo de 2014, identificador: IMEKO-ACTA-03 (2014) -01-10 Recibido el 1 de mayo de 2014; En forma definitiva el 1 de mayo de 2014; Publicado en mayo de 2014 Copyright© 2014 IMEKO. Este es un artículo de acceso abierto distribuido seg ún los términos de la licencia Creative Commons Attribution 3.0, que permite el uso, la distribución y la reproducci ón sin restricciones en cualquier medio, siempre que se acredite al autor original y la fuente.

1.  1. 

INTRODUCCIÓN

Cada campo de la actividad humana tiene su propio sistema de conceptos básicos. Si el desarrollo de una disciplina ha sido relativamente lento y uniforme, entonces su sistema de conceptos básicos está un completo, ordenado y bien definido. Por lo general, progresobien rápido en la disciplina destruye la integridad y el orden de ese sistema; algunos conceptos pierden su sentido, el sentido de muchos otros debe cambiarse y es necesario introducir otros nuevos. En la última década, el progreso en la ciencia de la medición ha sido en general muy importante y rápido, pero no uniforme. La mayor y más rápida ha sido en instrumentation debido principalmente a: (i)  La proliferación de las necesidades de medición en todos los campos de la ciencia y la tecnología, (ii) Aumento de la complejidad de las tareas de medición a realizar en la práctica, (iii) Grandes avances en tecnología, principalmente en electrónica (microprocesadores, (microprocesadores, circuitos LSI y VLSI y computadoras) que hacen posible la implementación de instrumentos y sistemas que realizan automáticamente casi todas las operaciones matemáticas y físicas que son necesarias en la práctica de medición.

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Los nuevos instrumentos (por ejemplo, analizadores de señales dinámicas, osciloscopios digitales) han introducido en la metrología cambios no solo de carácter cuantitativo, sino también cualitativo (nuevos tipos de mediciones, por ejemplo, de espectro y cepstrum): mediciones que proporcionan un conocimiento más profundo del objeto medido. En existente el artículo,delosconceptos autores hanmetrológicos intentado demostrar el sistema básicos que no se corresponde con el estado contemporáneo y el desarrollo esperado de la instrumentación y el nivel actualizado de conocimiento teórico. El nuevo sistema es necesario en el trabajo diario de todos los metrólogos; diseñadores y usuarios, así como profesores de medición e instrumentación en todos los niveles educativos. Como referencia para nuestras consideraciones, tenemos el "Vocabulario internacional de términos básicos y generales en metrología" [1], que es uno de los últimos textos que tratan el sistema de conceptos básicos. En el documento se han propuesto reglas generales de creación de un sistema completo de conceptos básicos, así como definiciones de los nuevos conceptos más importantes y nuevas definiciones de algunos conceptos antiguos. Estas propuestas se han basado tanto en la experiencia propia de los autores como en la revisión de literatura técnica actualizada, actas de congresos y catálogos de instrumentación moderna.

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2.  2. 

RESUMEN DE UN DESARROLLO DE MÉTODOS DE INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIÓN

En el desarrollo de instrumentos de medición y métodos de medición se pueden distinguir tres períodos parcialmente superpuestos. Primero hubo un período de instrumentos mecánicos y métodos de medición de comparación directa. La gran mayoría de los instrumentos eran de tipo de desviación, p. Ej. Manómetro, rotómetro, termómetro de líquidos,  voltímetro electromecánico. Las mediciones típicas mediante métodos de comparación directa fueron la medición de la longitud mediante un calibre, el ángulo mediante un transportador, la tensión mediante un potenciómetro o la medición de la resistencia mediante un puente eléctrico. En el segundo período, los instrumentos eléctricos y electrónicos y los métodos de medición basados en la conversión fueron los dominantes. Los transductores de medida permitían medir cantidades no eléctricas utilizando métodos eléctricos. Los instrumentos electrónicos se convirtieron en los más importantes en medición al principio de electricidad y luego también a otras cantidades. En el punto culminante de esa era, los instrumentos digitales se introdujeron en el uso diario. La tercera etapa del desarrollo de la instrumentación, estrechamente relacionada con la "electrónica", es la etapa de la informatización. Los métodos de medición dominantes son indirectos basados en el procesamiento y cálculo de señales computarizados. La computadora se convierte en el "corazón" de un instrumento de medición o un sistema; controla todo el proceso de medición y procesa los datos transportados por las señales de los sensores. La función de los dispositivos de lectura tradicionales ha sido asumida por los monitores. El conocimiento sobre el diseño de algoritmos de medición y la programación de computadoras se vuelve de gran importancia para cualquiera que quiera medir.

3.  3.  TAREAS CONTEMPORÁNEAS DE METROLOGÍA En la metrología clásica, una medida se ha tratado principalmente como una determinación experimental del  valor de launa cantidad. Pero en práctica diaria, nos interesa principalmente obtener información cuantitativa sobre el estado o las l as propiedades del objeto dado, mientras que una cantidad física accesible para los instrumentos es solo un portador de la información requerida. La moderna instrumentación ofrece nuevas instalaciones técnicas que nos permiten extraer esta información. Para lograrlo, las tareas de la metrología moderna se han ampliado en comparación con la clásica. Las medidas contemporáneas tienen Como objetivo determinar no solo el valor de una cantidad, sino también [2, 3] también: - variación de una cantidad física con el tiempo, p. Ej. su distribución temporal o "forma de onda". - Distribución de una cantidad en el espacio, por ejemplo. en la medida de la geometría de la superficie. - Representaciones matemáticas de cantidades, por ejemplo. densidad espectral. - relaciones entre cantidades, por ej. característica de voltajecorriente de un elemento eléctrico, sus distribuciones o representaciones. ACTA IMEKO | www.imeko.org | www.imeko.org

- parámetros de tales relaciones, por ej. atenuación.  Además, en muchos casos ahora hacemos mediciones que difieren de las tradicionales en su carácter general básico. A tales "nuevos tipos" de medidas pertenecen: (i) mediciones concurrentes complejas de varias cantidades interrelacionadas que a través de las relaciones entre estas cantidades Caracterizar el estado y las propiedades del objeto investigado; este aspecto de las mediciones contemporáneas a veces se llama "complejidad de la medición", (ii) mediciones en las que obtener información sobre el objeto investigado requiere excitarlo con un estímulo apropiado y detectar una señal de respuesta [2, 3, 6]; tales mediciones, comunes en la investigación de muchas propiedades eléctricas, mecánicas, ópticas y físico-químicas de una gran variedad de objetos medidos, pueden denominarse mediciones "activas", (iii) mediciones que incluyen operaciones típicas de diagnóstico, control de calidad, reconocimiento de imágenes, identificación de modelos, a.s.o.

4. 4.  ASUNCIONES DEL SISTEMA PROPUESTO DE CONCEPTOS BÁSICOS DE METROLOGÍA En el resultado del análisis de las medidas contemporáneas, decidimos proponer un nuevo sistema de conceptos básicos en metrología. Mencionemos algunas suposiciones importantes del sistema propuesto. La estructura del sistema de conceptos básicos en una ciencia particular debe corresponder con la estructura de esta ciencia. Hemos asumido que la metrología [2, 5] o el uso de otras palabras, la ciencia de la medición y la instrumentación, se puede dividir en cuatro partes: teoría, técnica, instrumentación y legislación. La teoría de la metrología (la llamaremos l lamaremos teoría de la medición) es el sistema de leyes generales de la metrología. La técnica en metrología (la llamaremos técnica de medición) incluye el conocimiento relacionado con la actividad intencional, generalmente basada en la teoría, relacionada con la planificación, organización y ejecución de la medición, así como la evaluación, verificación e interpretación de los resultados de la medición. La instrumentación connota todo el conocimiento sobre instrumentos de medición, sistemas y dispositivos finales. La legislación (es decir, la metrología legal) es un sistema de regulaciones legales que se refieren a las l as mediciones. Propusimos agrupar los conceptos básicos en seis partes: 1) Fundamentos de la metrología. 2) La medición y sus operaciones componentes. componentes. 3) Errores. 4) Instrumentos de medida y sus propiedades. 5) Técnica de medición. 6) metrología legal. Hasta ahora nuestros trabajos se han concentrado en las tres primeras partes y la quinta. Por lo tanto, los conceptos relacionados con los instrumentos de medición y la metrología legal no se han considerado en este documento. El sistema propuesto cubre en principio los conceptos relacionados con las mediciones en ciencias exactas (en primer lugar en física y tecnología). Para otros campos como la biología, la psicología o la economía, quizás se necesiten algunas modificaciones del sistema. Nuestras consideraciones han sido dirigidas al sistema de conceptos. Los conceptos son de primordial importancia; Los términos (nombres de conceptos) también son importantes, pero en la etapa que se informa aquí, nuestro trabajo se ha Mayo 2014 | Volumen 3 | N úmero 1 |

 

buena para “medir” un objeto abstracto (sección de línea), en la medición de un objeto real tridimensional como un cilindro. Los objetos reales son siempre "imperfectos" en comparación con los objetos abstractos para los cuales se han definido cantidades físicas (en el significado clásico). En nuestra opinión, las cantidades deben tratarse como elementos del modelo matemático asumido de los objetos medidos. En este sentido, las cantidades modelan las propiedades elementales del objeto y de los fenómenos en él. Para distinguir claramente dos significados del término, llamaremos Es un objeto físico y la medición se trata como un cantidades que forman parte del modelo de objeto real "cantidades experimento de identificación de parámetros del modelo del de modelado" en contra de aquellas definidas para objetos

concentrado en los conceptos, no en los nombres de los mismos. Por supuesto, ha sido necesario usar nombres, pero en muchos casos son solo tentativos; en algunos casos, ninguna palabra existente encaja con el significado necesario, por lo que hemos intentado proponer neologismos. El enfoque clásico de la metrología ha asumido que el sujeto de medición es una cantidad física [1]. El supuesto básico de nuestro enfoque es que el tema de la medición

objeto medido [2, 3, 5, 6].   5.  5. OBJETO MEDIDO, SU MODELO, CANTIDADES

abstractos llamados por nosotros (si es necesario) "cantidades abstractas".

La metrología clásica define [1] medición como "el conjunto de operaciones cuyo objeto es determinar el valor de una cantidad" y la cantidad como "un atributo de fenómeno, cuerpo o sustancia, que se puede distinguir cualitativamente y determinar cuantitativamente". Muchos metrólogos consideran que las cantidades como entidades reales son objetos de medida o experimento. De hecho, la cantidad entendida en el sentido clásico es un concepto abstracto definido para objetos idealizados (abstractos), diferentes de los objetos reales que deben medirse. En nuestra opinión, ninguna medida puede separarse de una parte de la realidad objetiva: un objeto físico (llamado objeto medido) cuyas propiedades elegidas se determinarán cuantitativamente en efecto de la medida. Una determinación cuantitativa es una determinación mediante categorías matemáticas.

El modelo matemático del objeto consiste en general de: d e:

Las categorías que describen las propiedades del objeto deben estar definidas exactamente. Para hacerlo debemos elegir, asumir o crear un modelo matemático del objeto medido. El modelo matemático orientado a la medición del objeto medido es una descripción matemática o equivalente (por ejemplo, de tipo circuito) de todas sus propiedades y relaciones entre ellas que son relevantes para la tarea de medición. El concepto de cantidad es y seguirá siendo uno de los conceptos primarios en metrología y en el modelado matemático de objetos físicos. Solo proponemos ampliar y generalizar este concepto básico. Nuestro enfoque tiene en cuenta que:

(i) conjunto de cantidades de modelado. modelad o. (ii) conjunto de ecuaciones que modelan las relaciones entre las propiedades de los objetos y fenómenos en él (las llamaremos ecuaciones de modelo).  A veces, el modelo puede consistir únicamente en cantidades de modelos. El conjunto de cantidades de modelado y su carácter matemático y el tipo de ecuaciones del modelo dan la estructura del modelo. Los coeficientes de las ecuaciones del modelo son parámetros del modelo. Es posible generalizar el concepto de parámetro de modelo como en [6]. El modelo matemático de un objeto físico es siempre una aproximación; Si la precisión del modelo es alta (para el objeto particular medido para un objetivo dado en condiciones dadas) podemos ignorar este hecho. Pero en algunos casos, los errores de esta aproximación pueden ser de gran importancia desde el punto de vista de la precisión de toda la medición; a veces los resultados de la medición pueden ser completamente sin sentido debido a la suposición de un modelo simplificado en exceso, por ejemplo. Unidimensional (cuando se mide el diámetro de un cilindro) o lineal (cuando se mide la capacidad del condensador ferro eléctrico en el rango de altos voltajes). Para una clase particular de objetos es posible construir o Elige una serie de modelos de diferente precisión. El utilizado modelo debe optimizarse desde el punto de vista de la tarea de medición particular: tan simple como sea posible para hacer Medición más fácil y más barata; tan complicada como sea necesario para Incluir todos los factores que pueden impedir la obtención

(i) En general, la cantidad en sí misma no es una propiedad de confiable. objetos reales; solo modela su propiedad particular dentro de Resultados de medición de suficiente precisión. Diferentes significados del término "cantidad" que deben ser los límites del modelo matemático asumido del objeto. Distinguidos son los siguientes: (ii) los aspectos temporales y / o espaciales de las propiedades (i) la cantidad como una propiedad de objetos abstractos cantidad). del objeto pueden ser de gran importancia. (ii) manifestación de una cantidad (en un sentido abstracto) (iii) es necesario distinguir conceptos claramente diferentes (Quizás sería mejor llamarlo manifestación de una propiedad. [9]) es decir, un estado específico de propiedad; si dos objetos son nombrados con el mismo término "cantidad". equivalentes en el sentido de la propiedad considerada, dan la misma En el sentido clásico, las cantidades se definen como familias manifestación de esta propiedad; la propiedad puede ser tratada de algunas propiedades de entidades idealizadas extraídas de como un conjunto de manifestaciones y relaciones entre ellos. relaciones de equivalencia, verificables por experimentos (iii) modelo matemático de una cantidad. idealizados. Por ejemplo, Ajdukiewicz [8] da la definición de (iv) valores de manifestaciones de cantidad, es decir, matemáticos longitud: "longitud es una familia de propiedades ideales categorías (por ejemplo, números) que son manifestaciones de extraídas de la relación de congruencia de las secciones de mapeo de la cantidad; El modelo matemático de una cantidad es un conjunto de estas categorías y relaciones entre ellas (mapeo de línea". La definición de cantidad citada al principio principio de esta cláusula dada relaciones entre manifestaciones). en [1], común en metrología clásica, tiene el mismo carácter y falla Lamentablemente estos conceptos diferentes no suelen ser en muchas situaciones prácticas de medición. Por ejemplo, no es distinguido por diferentes términos; el término "cantidad" es demasiado fácil utilizar la definición anterior de longitud, muy comúnmente utilizado para los tres primeros conceptos y el término “valor de Una cantidad ”para los conceptos (ii) y (iv). ACTA IMEKO | www.imeko.org | www.imeko.org

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El mundo de las cantidades físicas (tratadas como propiedades de objetos físicos) dados por el sistema metrológico clásico de las cantidades son muy simplificadas; descuida lo temporal y lo espacial.  Aspectos de las propiedades de los objetos. Las cantidades definidas en este el mundo no depende de las coordenadas de tiempo y espacio; nosotros Las llamaremos cantidades estáticas.  Tal concepto concepto de cantidad acumulada acumulada estática debe ser generalizado Proponemos introducir conceptos de una estática distribuida. Cantidad, una cantidad dinámica-agrupada y una dinámica distribuida cantidad. Dichas cantidades generalizadas también son atributos de objetos. Sus manifestaciones están mapeadas en diferentes. Categorías matemáticas Imágenes de manifestaciones (llamaremos Los valores de una cantidad, distribuciones espaciales de una cantidad, temporales. distribuciones y distribuciones espaciotemporales) son números reales, Funciones de las coordenadas espaciales, funciones del tiempo y Funciones del tiempo y coordenadas espaciales. ACTA IMEKO | www.imeko.org Mayo 2014 | Volumen 3 | Numero 1 | 44 El siguiente paso en la generalización de la cantidad es el concepto de representación matemática de la cantidad que es una transformación de valores de cantidad o distribuciones en el dominio de cierta categorías matemáticas Energía de señal, transformada de Fourier, La función de auto correlación son ejemplos típicos de representaciones Nuestro sistema de conceptos básicos define también conceptos de: escala de medida, cantidad aditiva, cantidad de intervalo, cantidad de vector, Unidad de cantidad, sistema de cantidades, sistema de unidades, cantidad básica, etc.

teóricas y prácticas. El más importante i mportante unos de ellos parecen para ser [2]: (i)  Interpretación extendida de medida como método fiable de la cognición objetiva de realidad es no más estrictamente válido. Mediante medida investigamos realidad pero sólo dentro del bounds de aceptó estructuras de sus modelos matemáticos. (ii)  La aproximación de identificación del parámetro a la medida habilita uno a reinterpret el problema de “valor cierto” como un objetivo objetivo absoluto y referencia referencia de medida.. (iii)  Esta aproximación a medida entails cambios cambios pertinentes en medir técnica, qué será hablado más tarde encima. En el modelo clásico de la medida mostradaprincipalmente en Representardel la medida está considerada cuando consistiendo operación de comparación de la cantidad medida (o una cantidad dependiente en la cantidad medida) con la cantidad estándar de valor sabido. Mucho menos la atención ha sido pagada a otras operaciones: notando de la señal señal de el objeto objeto medido medido (en más casos el concepto de señal de medida no fue utilizada o la señal estuvo tratada tan igual como la cantidad medida él), conversión (en más los casos apuntaron encima señala condicionar) y exhibición de resultado de medida.

Figura 1. Modelo clásico de la medida.

6.  6. MEDIDA Y SUS OPERACIONES de COMPONENTE  Definición clásica de medida [1] es: “el conjunto de operaciones habiendo el objeto de determinar el valor de una cantidad”. La cantidad en la definición es “estática lumped”, sus valores son números reales. Nos gustaría cambiar la definición a: “la medida es el experimento llevado a cabo a un objeto físico y apuntado en determinación de: (i) Valores cantidadesun  Valores o distribuciones de modelización de cantidadesun objeto. (ii)   Valores de representaciones matemáticas de modelización de cantidades un objeto.   (iii) Relaciones entre de modelización de cantidades un objeto o entre representaciones estas cantidades”.   La cantidad “de plazo”  utilizada en la definición propuesta significa una cantidad en sentido generalizado. Cantidades, sus representaciones, relaciones entre cantidades o representaciones (las relaciones pueden ser dadas por parámetros de las ecuaciones estándares), mencionados en definición, es measurands. El hecho de la importancia grande para práctica es que “valores” de estos measurands puede ser no sólo números reales pero también otras categorías matemáticas como números complejos, funciones de cualesquier clases, conjuntos de números, etc. La definición propuso encima es más cercano a “concepto” de identificación de medida entonces el clásico un. Si sólo ampliamos el significado de parámetros de modelo, tratando los  valores y distribuciones de cantidades o sus representaciones representaciones (si son measurands) y las formas concretas de relaciones entre ellos

tan valores de como parámetros del modelo, modelo, de entonces entonc es podemos definir medida “un experimento identificación de parámetro de modelo matemático de un objeto para ser medido” [6, 7]. Esta aproximación a medida tiene muchos consecuencias ACTA IMEKO | www.imeko.org | www.imeko.org

En medidas de práctica de la ingeniería de objetos complejos apuntaron en determinación de muchos measurands es muy a menudo ejecutado actualmente y en la mayoría de casos el measurands no es directamente accesible para medir instrumentos. Uno de muchos ejemplos es medidas de materiales magnéticos. Contemporáneo midiendo los instrumentos y los sistemas requieren uso de un modelo modelo modificado modificado de medida. El modelo modelo mostrado en Figura 2 parece para describir bien medidas modernas [7]. Las “entradas” de un instrumento de medir (o un sistema) es señales de medida generaron por el objeto medido o entusiasmando el objeto. Apasionante (prueba) señales, incluso si generados dentro del instrumento, es del punto de vista informativo las entradas para el instrumento. Las señales de medida son en general multidimensionales unos. El objeto medido está descrito por su modelo matemático. La estructura estructura del modelo (el conjunto conjunto de cantidades cantidades de de modelización y el tipo de ecuaciones de modelo) modelo) está dado a priori, los parámetros de modelo modelo (en el sentido generalizado) es el measurands. El sistema de medir cumple ante todo operaciones de notar y comparación. La operación de notar es a menudo asociada con operación de activar el objeto medido con el estímulo apropiado (señal de prueba). Las otras operaciones básicas en el sistema son: señal y procesamiento de información (versión realzada de la conversión clásica que cubre todo t odo procesamiento de dato computarizado) y formación de una señal de producción cuyo caso particular particular es visualización de los resultados. El propósito de señal y procesamiento de información es la determinación de measurands basado en la información llevada por las señales de medida. Para cumplir esta tarea las relaciones Mayo 2014 | Volumen 3 | N úmero 1 |

 

entre el measurands measurands y las señales de medida medida tienen que ser estrictamente determinó qué es equivalente a la aceptación del modelo del interfaz de medida entre el objeto y el sistema. Ambos la estructura del modelo modelo de objeto objeto y la estructura.

Figura 2. El modelo propuesto para ilustración y medidas modernas del concepto que “mide metasystem”.   Y los parámetros parámetros de un modelo de interfaz están decididos en la base de un-priori conocimiento sobre el objeto y el sistema. El mismo es cierto en relación al modelo de medir sistema. De hecho cada descripción de metrological propiedades de medir el instrumento o el sistema de instrumentos es su modelo. El modelo matemático de instrumento clásico era a veces tan sencillo que en algunos casos sea posible de darlo encima el tablero de frente del instrumento. El modelo de instrumento contemporáneo es más complejo, necesita muchas páginas páginas de el texto para ser dado. La estructura y parámetros parámetros del modelo de medir los instrumentos o el sistema tienen que ser sabidos a su usuario antes de la ejecución de la medida. La metrología clásica ha puesto la tensión principal en la operación de comparación; métodos de medida han sido distinguidos principalmente del punto de vista de la manera de la comparación utilizada (p. ej. método de comparación directa, método de sustitución y null-método [1]). Nuestro sistema de conceptos básicos salva estos conceptos pero tiene en cuenta que la medida comprende también otras operaciones y el método de medida es determinó no sólo por el método de comparación pero también por los métodos de señala notar, conversión de señal así como el método(s) de señal y procesamiento de información. Cada operación utilizada en la medida puede tener “métodos” propios de realización de su tarea y algunos de ellos tendrían que ser incluidos en el sistema de conceptos. Funcionamiento de instrumentos contemporáneos, especialmente informatizados e inteligentes unos, está basado encima notando y procesando de señales. La metrología clásica pagó una atención atención muy pequeña pequeña a informativo y aspectos de señal de medida. Así que es necesario necesario de definir.  –   Del punto de vista de metrología  –   muchos conceptos generales (p. ej. información de medida, señal de medida, parámetros de una señal de medida) así como algunos los conceptos concretos conectaron con formas de señal de medida, tipos de información llevada, tipos de conversión de señal etc. El modelo clásico de la medida mostrada en Figura 1 es un particular, caso muy simplificado del propuesto modelo más general qué estuvo hablado encima. En el modelo clásico de medida el modelo de objeto medido está reducido a la ACTA IMEKO | www.imeko.org | www.imeko.org

modelización de cantidad el objeto.

7. 7.  ERRORES La insuficiencia del conjunto de conceptos conectó con errores en la medida considerada por la metrología clásica parece para ser ahora evidente. Los tratos de teoría de error clásicos clásicos sólo con el inaccuracy de medidas cuyos resultados son números reales . Los resultados de medidas contemporáneas pueden ser también números complejos, serie de números reales o complejos unos, funciones (ambos reales y complejos unos) etc., así como parámetros de funciones o ecuaciones. El aconjunto nuevo de los conceptos también tendrían que referir tales situaciones. Cada operación cumplida en un sistema de medir está asociado a sociado con errores, porque algunos de estas operaciones no fueron consideradas por metrología clásica, estos errores no han sido considerados. Para nuestro sistema de conceptos básicos los conceptos nuevos en la teoría de error han sido necesitados. Un intento de formular un sistema ampliado y modificado modificado de los conceptos de teoría de error ha sido presentados en [4]. Los elementos más importantes del sistema son: 1)  El error “de palabra” tiene dos significados:  –   Un acontecimiento de la discrepancia entre dos entidades comparó, elPrimero uno siendo la referencia para el otro, el otro siendo la realización del primer un,  –   Un modelo modelo matemático matemático de la discrepancia discrepancia qué representa él en categorías matemáticas. 2)  En metrología, comparó entidades (measurands, parámetros de señal) es categorías matemáticas o tener sus modelos matemáticos propios de modo que el error está determinado por comparación de categorías matemáticas en un espacio apropiado de comparó categorías (de p. ej. números complejos, funciones de tipo dado etc.). etc.). Hay dos dos clases principales de errores:.  –   Error de diferencia definido mediante la diferencia algebraica entre categorías comparó p. ej. “errores absolutos y relativos” clásicos de medida [1],  –   El error métrico definido mediante “la distancia” (en sentido matemático) entre las categorías compararon p. ej. significar error cuadrado como medida de una discrepancia entre dos funciones. Errores en el ámbito de números reales queda qu eda muy importante; su campo de aplicación es ancho y en muchos muchos casos es posible de reducir otros tipos de errores a este tipo. 3)  Dos clases de los errores como modelos matemáticos tienen que ser estrictamente distinguidos:  –   Error cierto (más precisamente convencionalmente error cierto) definió modelo tan matemático de la discrepancia entre dos categorías comparó,  –   Error de frontera definido como el parámetro (o parámetros) determinando un subspace (en espaciales de las categorías comparadas) cuál rodea uno de la categoría comparada y contiene el otro un (o para qué hay una probabilidad bastante bastante grande que lo puede contener contener la otra categoría). En referencia de metrología clásica es un valor cierto ; en la metrología basó encima concepto de identificación de la medida en mucha referencia de casos casos puede ser ser dada por un modelo modelo más exacto que el utilizado uno. 4)  Puesto de los errores distinguidos en la metrología clásica tendría quetambién: ser ampliada. Entre otros hay una necesidad de tener en cuenta  –   Error del modelo de objeto medido,  –   Error del modelo de interfaz entre el objeto y el sistema de Mayo 2014 | Volumen 3 | N úmero 1 |

 

medir,.  –   Error de los datos que procesan.

8.  8. MIDIENDO TÉCNICA Midiendo la técnica técnica está está entendida como el sistema sistema de razonable y teóricamente basó métodos métodos de llevar a cabo cabo medida. Nuestro sistema de conceptos básicos conectó con medir bases de técnica encima dos conceptos: midiendo proceso y midiendo metasystem [4]. Midiendo el proceso es una serie conectada conectada de las acciones ya cabo las operaciones intencionadamente emprendidas para llevar medida dada. Hasta ahora el concepto de medir el sistema ha sido limitado a “un conjunto completo de medir los instrumentos y otro equipamiento reunieron para llevar a cabo una tarea de medida especificada” [1]. Nos gustaría ampliar el concepto para abrazar (Figura 2) todo las cosas y las ideas necesitaron llevar a cabo medida dada i.e.: (i) Objeto para para ser medido. (ii) Modelo matemático del objeto, exactamente la estructura de modelo y definiciones de sus parámetros qué es measurands para medida. (iii)  Puesto de medir instrumentos, su modelo matemático y programas (parte instrumental del sistema), (iv) Modelo matemático de el objeto de interfaz  –  parte   parte instrumental del sistema, (v) Programa de medida . (vi) Operador. Para evitar confusión del significado nuevo del plazo que “mide sistema” con el tradicional un, proponemos p para ara introducir el plazo nuevo que “mide metasystem” para el sistema de medir   entendido en el sentido ampliado nuevo. nuevo. La parte instrumental del metasystem se podría apellidar, cuando antes de “medir  sistema”.  Midiendo el proceso tiene tiene algunos etapas típicas. Les podemos agrupar en tres partes principales de este proceso:  –   Preparación de medida,.  –   Ejecución de la medida,  –   postprocessing De resultados de medida. El objeto para ser medido es un operando para medida. La especificación de la medida es un punto de partida de medir proceso. La especificación sobre todo consta de:  –   Modelo matemático del objeto para ser medido, exactamente la estructura de modelo y definiciones de mediciones. mediciones.  –   Errores permisibles de medida.  –    Tiempo y costes permisibles de la medida. En especificación especificación de situación típica está dada a priori pero en practicarlo puede ser necesario de corregir elementos de especificación. Las partes principales de medir el proceso puede puede ser subdivided, P. ej. la primera parte, preparación de medida, a:  –   Creación de la concepción de medida (fijando modelo de objeto de interfaz-instrumentos, escogiendo los métodos de señala notar, conversión y procesamiento). medir sistema y de programa de medida, medida,  –   Diseño de medir  –   Implementación de medir sistema,  –   Haciendo el sistema de medir a punto para funcionamiento apropiado (incluyendo la identificación del modelo matemático y errores del sistema). La característica característica del moderno moderno midiendo el proceso pareceparciales. para ser una necesidad de validación corrección de resultados El efecto de cada operaciónyen medir el proceso tiene que ser examinado del punto de vista de su validez y congruency con la especificación preliminar. La corrección necesitada del efecto de cada operación puede ser ser cumplido por ACTA IMEKO | www.imeko.org | www.imeko.org

una modificación apropiada apropiada de esta operación y, si si es necesario, necesario, del anterior unos. En un caso de límite incluso un cambio cambio de elementos de la especificación de medidas (p. ej. ej. del modelo de objeto o de los requisitos que tratan errores o costes) puede ser necesario. El ensanchamiento del concepto de medir el sistema es necesario no del teórico pero pero del punto de vista muy práctico. Es un efecto efecto de la situación real que existe en medidas contemporáneas. Es ahora imposible de separar hardware de software en instrumentación moderna y una interacción (ambos en hardware y sentido de software) entre el objeto medido y el sistema de medir es de importancia importante. 9. 9.   RESUMEN Y CONCLUSIONES. Dejado nos subrayar una vez más que el objetivo de nuestro trabajo informó aquí es bastante práctico; nos gustarían salir salir las herramientas teóricas cuál podría ser útil para diseñadores y usuarios de instrumentación moderna y facilitaría su trabajo diario. No pretendimos para presentar en este papel un sistema completo de conceptos básicos en metrología. Es imposible porque creación de un sistema nuevo no es una tarea trivial; requiere mucho esfuerzo, discusiones discusiones profundas con los expertos excepcionales en Ciencia de medida e instrumentación. El trabajo no ha sido completado completado todavía. Presentamos aquí sólo algunas propuestas respecto del del alcance y el seleccionado conceptos más importantes conectaron con escogidos separa del sistema. Vuestra opinión valiosa será de importancia importante para nuestro trabajo más lejano. Los elementos más importantes de nuestra aproximación al sistema de los conceptos básicos en metrología son:  –   Observación que el objetivo de medida es para obtener no el valor de una cantidad abstracta pero una imagen del mapeo de objeto real medido sus propiedades mediante categorías matemáticas apropiadas,  –   Conclusión que uno de las primeras etapas del proceso de medida tienen que ser la elección del modelo matemático del objeto medido.  –    Tratando la medida como un experimento de identificación de parámetro del modelo del objeto medido.  –   Generalización del concepto de cantidad.  –   Introducción del concepto concepto de medir medir metasystem cuál consiste no sólo de instrumentación pero también de: el objeto medido, la interfaz de medida entre el objeto e instrumentos, el software “entero” (en un s entido muy ancho) y el operador.  –   Entendiendo la importancia importante de partes de medir proceso con anterioridad a la ejecución de la medida y de la  validación de efectos efectos de cada operación de componente componente y, si es necesario, correcciones de ellos. Esperamos que hemos probado que las medidas contemporáneas necesitan necesitan sistema nuevo de conceptos básicos. El sistema informado en el papel es uno uno de propuestas posibles.

ACKNOWLEDGEMENTS  A Los autores les gustaría expresar su agradecimiento a muchos colegas  –   metrologicos cuyas vistas presentaron en  varias discusiones seriamente influyeron el trabajo presentado. Especial gracias a Prof. Romano Morawaki cuyas opiniones y ayuda en preparación de la versión final de este papel era de importancia grande. REFERENCIAS [1] 

 Vocabulario internacional de Plazos Básicos y Generales en Metrología, BIPM, IEC, ISO, OIML, 1983. [2]  Un.J. Fiok, J.M. Jaworski, R.Z. Morawski, J.S. Oledzki, Un.C. Urbano,Teoría de medida en enseñar metrología en Mayo 2014 | Volumen 3 | N úmero 1 |

 

las facultades de ingeniería, Proc. 8.º Int. IMEKO —   TC1 Coloquio en Educación más Alta, Varsovia, 1986. [3]  Un.J. Fiok, J.M. Jaworski, Qué para enseñar en medida e instrumentación, 8.º Int. IMEKO —   TC1 Coloquio en Educación más Alta, Varsovia, 1986. [4]   J.M. Jaworski, J. Bek, Teoría de errores en metrología. Un intento de formular el sistema de conceptos básicos, 10.º IMEKO Congreso, Praga, 1985, Vol. 1, pp. 124 –  130. [5]   J. Bek, Un.J. Fiok, Fiok, J.M. Jaworski, J.S. Oledzki, Estructura de metrología y su sistema de conceptos básicos, [6] 

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Mayo 2014 | Volumen 3 | N úmero 1 |