Medición y Error<br />Planteamiento del problema.<br />Los instrumentos de medición casi siempre tienen errores de precisión en la medición en la investigación analizaremos esos errores.<br />Justificación.<br />Conocer los posibles errores de medición ocasionados por la imprecisión de los instrumentos de medición o el propio error humano <br />Introducción.<br />El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse utilizando sola-mente las facultades sensoriales. Por lo tanto, un instrumento se puede definir así: dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o variable. El instrumento electrónico, como lo indica su nombre, se basa en principios eléctricos o electrónicos para efectuar una medición. Un instrumento electrónico puede ser un aparato relativamente sencillo y de construcción simple, como el medidor básico de corriente directa. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología, demanda la elaboración de mejores instrumentos y más exactos. Esta se ha incrementado, prediciéndose nuevos diseños y aplicaciones de instrumentos. Para optimizar el uso de estos dispositivos se necesita entender sus principios de operación y valorar la importancia para las aplicaciones deseadas. El trabajo de medición emplea una serie de términos, los cuales se definen aquí. <br />Instrumento: dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o variable.<br />Exactitud: aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida. <br />Precisión: medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra. <br />Sensibilidad: relación de la señal de salida o respuesta del instrumento res-pecto al cambio de la entrada o variable medida. <br />Resolución: cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento. <br />Error: desviación a partir del valor real de la variable medida. <br />Se pueden utilizar varias técnicas para minimizar los efectos de los errores. Por ejemplo, al efectuar mediciones de precisión es más recomendable realizar una serie de ensayos que confiar en una sola observación. Alternar métodos de medición, como el uso de diferentes instrumentos en el mismo experimento, es una buena alternativa para aumentar la exactitud. Aunque estas técnicas tienden a aumentar la precisión dc las mediciones mediante la reducción de errores ambientales o aleatorios, no evitan el error instrumental<br />Errores aleatorios <br />Se deben a causas desconocidas y ocurren incluso cuando todos los errores sistemáticos se han considerado. En experimentos bien diseñados por lo general se presentan pocos errores aleatorios pero llegan a ser importantes en trabajos de gran exactitud. Supóngase que se monitoria un voltaje con un voltímetro, el cual lee cada media hora. Aunque el instrumento es operado en condiciones ambientales ideales y se calibró antes de la medición, las lecturas varían ligeramente durante el periodo de observación. Esta variación no se puede corregir por ningún método de calibración u otro método de control conocido y no se puede explicar sin una investigación minuciosa. La única forma para compensar estos errores es incrementar el número de lecturas y usar medios estadísticos para obtener la mejor aproximación del valor real de la cantidad medida.<br />Errores sistemáticos <br />Por lo general se dividen en dos categorías:<br /> 1) errores instrumentales, referentes a los defectos de los instrumentos, y <br />2) errores ambientales, debidos a las condiciones ex-ternas que afectan las mediciones. Los errores instrumentales son inherentes a los instrumentos de medición a causa de su estructura mecánica. Por ejemplo, en el galvanómetro D'Arsonval, la fricción de los cojinetes de varios componentes móviles puede causar lecturas incorrectas. La tensión irregular de los resortes o estiramiento del mismo; así como una reducción de la tensión debido al manejo inapropiado o sobrecarga del instrumento causa errores. En esta clasificación también se incluyen los de calibración, lo que hace que el instrumento dé lecturas altas o bajas a lo largo de toda la escala. (El descuido al no ajustar el dispositivo a cero antes de efectuar una medición tiene un efecto semejante.) Hay muchas clases de errores instrumentales, según el tipo de instrumento empleado. El experimentador siempre debe tornar precauciones para asegurarse de que el aparato se use y opere correctamente y no contribuya con errores excesivos para SUS propósitos. Las fallas en los instrumentos se pueden detectar verificando si hay comportamiento errático, así corno la estabilidad y la reproducibilidad de los resulta-dos. Una forma rápida y fácil de verificar un instrumento es compararlo con otro de las mismas características o con uno más exacto.<br />Reducción de Errores: <br />1) al seleccionar el instrumento adecuado para la medición particular; <br />2) al aplicar los factores de corrección después de definir la cantidad del error instrumental, y <br />3) al calibrar el instrumento con un patrón. I os errores ambientales se deben a las condiciones externas que afectan la operación del dispositivo de medición incluyendo las condiciones del área circundante del instrumento, como los efectos de cambio de temperatura, humedad, presión barométrica o de campos magnéticos y electrostáticos; por ejemplo, un cambio de la temperatura ambiente a la cual se usa el instrumento altera las propiedades elásticas del resorte en el mecanismo de bobina móvil y afecta la lectura del instrumento. Las medidas correctivas para reducir estos efectos incluyen aire acondicionado sellado y hermético en ciertos componentes del instrumento, aislar el equipo de campos magnéticos, etcétera. Los errores sistemáticos también se pueden subdividir en estáticos o dinámicos. Los primeros se originan por las limitaciones de los dispositivos de medición o las leyes físicas que gobiernan su comportamiento. Un error estático se introduce en un micrómetro cuando se aplica presión excesiva al eje al girarlo. Los errores dinámicos se producen cuando el instrumento no responde con suficiente rapidez a los cambios de la variable medida.<br />Fuentes de Incertidumbre <br />Todas las mediciones tienen asociada una incertidumbre que puede deberse a los siguientes factores: <br />• la naturaleza de la magnitud que se mide, <br />• el instrumento de medición, <br />• el observador, <br />• las condiciones externas. <br />Cada uno de estos factores constituye por separado una fuente de incertidumbre y contribuye en mayor o menor grado a la incertidumbre total de la medida. La tarea de detectar y evaluar las incertidumbres no es simple e implica conocer diversos aspectos de la medición.<br />Incertidumbre en medidas reproducibles <br />Cuando al realizar una serie de medidas de una misma magnitud se obtienen los mismos resultados, no se puede concluir que la incertidumbre sea cero; lo que sucede es que los errores quedan ocultos ya que son menores que la incertidumbre asociada al aparato de medición. En este caso, puede establecerse un criterio simple y útil: cuando las medidas son reproducibles, se asigna una incertidumbre igual a la mitad de la división más pequeña del instrumento, la cual se conoce como resolución. <br />Por ejemplo, al medir con un instrumento graduado en mililitros repetidas veces el volumen de un recipiente se obtiene siempre 48.0 ml, la incertidumbre será 0.5 ml. Lo que significa que la medición está entre 47.5 a 48.5 ml, a éste se le conoce como intervalo de confianza de la medición y su tamaño es el doble de la incertidumbre. Esto generalmente se aplica cuando se trata de aparatos de medición tales como reglas, transportadores, balanzas, probetas, manómetros, termómetros, etc <br />Incertidumbre en medidas no-reproducibles <br />Cuando se hacen repeticiones de una medida y estas resultan diferentes, con valores x1, x2,...,xN, surgen las preguntas: <br />• ¿Cuál es el valor que se reporta? <br />• ¿Qué incertidumbre se asigna al valor reportado? <br />La respuesta a estas preguntas se obtiene a partir del estudio estadístico de las mediciones, el cual debe de arrojar cual es la tendencia central de las medidas y su dispersión.<br />Conclusión<br /> Hay varios motivo para que surga el error entre ellos pueden se la inprecion el instrumentos Y los errores se puede clasificar en<br />Los Errores accidentales o aleatorios que aparecen cuando mediciones repetidas de la misma variable dan valores diferentes, con igual probabilidad de estar por arriba o por debajo del valor real. Cuando la dispersión de las medidas es pequeña se dice que la medida es precisa. Los Errores sistemáticos que son una desviación constante de todas las medidas ya sea siempre hacia arriba o siempre hacia abajo del valor real y son producidos, por ejemplo, por la falta de calibración del instrumento de medición. <br />3<br />