¿Qué es un instrumento de medición?

En física, química e ingeniería, un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas, pueden ser analógicos (con agujas) o digitales, mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.
Se utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.
Estos instrumentos tienen márgenes de error que lo indica el fabricante por ej:
Ejemplo de la forma de proceder con INSTRUMENTOS DIGITALES
¿Qué es un instrumento de medición? instrumentos
La imprecisión de los instrumentos de medida digitales la indica el fabricante.
En la balanza de la figura se indica la cota máxima, o peso máximo, que puede medir y la imprecisión (d). Para pesadas entre 0 y 50 g la imprecisión es de 0,1 g, pero entre 50 y 100 g el fabricante sólo asegura 0,2 g.
Por lo tanto, si medimos 6,1 g la expresión correcta será 6,1 ± 0,1 g
Pero para una medida de 65,2 g la expresión correcta será: 65,5 ± 0,2 g

Instrumentos de medición (digitales):
En los instrumentos digitales el número que representa el valor de la medida aparece representado por una cifra directamente en la pantalla que posee dicho instrumento.

Instrumentos de medición analógicos: estos instrumentos suelen tener una escala con divisiones frente a la que se mueve una aguja. La aguja pasa frente a los infinitos puntos de la escala. Al alcanzar el valor que mide el aparato la aguja se detiene en un punto que puede coincidir más o menos con una división de la escala. Esa división es la que leemos nosotros en el acto de la medida directa.
Para expresar correctamente el valor medido debemos fijarnos en la sensibilidad de la escala y tener en cuenta los factores que puedan estar modificando la lectura.

Balanza analítica electrónica de un solo platillo
La balanza analítica es un instrumento utilizado en el laboratorio, que sirve para medir la masa. Su característica más importante es que poseen muy poca incertidumbre, lo que las hace ideales para utilizarse en mediciones muy precisas. Algunas pueden desplegar la información en distintos sistemas de unidades. Por ejemplo, se puede mostrar la masa de una sustancia en gramos, con una incertidumbre de 0,00001g. (0,01 mg).esta funciona cuando sobre su plato de medición se le coloca alguna materia esta despliega en su pantalla electrónica la masa de dicha materia
BALANZAS PARA MEDICIÓN DE HUMEDAD:

Las balanzas para medición de humedad determinan la sustancia seca que queda tras un proceso de secado con energía infrarroja de la sustancia total previamente pesada y calcula así la humedad de la masa pesada húmeda. Durante el proceso de secado se puede ver en la pantalla la disminución del contenido de humedad

optan en su gran mayoría por una báscula digital; esto se explica a que la misma posee más ventajas que desventajas, y es a la vez, más confiable que las básculas mecánicas o analíticas. Cuando tenemos que elegir una báscula digital hay ciertos parámetros que debemos tener en cuenta ya que esa báscula es la que nos guiará y es por eso que tenemos que elegir la que mejor se adapte a nuestras necesidades.
La báscula digital es en extremo sensible, es por eso que no debemos exigirle más de lo que puede pesar, por lo tanto es necesario saber cuál será el máximo de tolerancia que ésta tiene al realizar una pesada. Lo mismo ocurre en el caso del mínimo peso, ya que necesitamos saber cuál es el mínimo que podemos pesar, especialmente si trabajamos con materiales de diminutas dimensiones y muy ligero peso. La precisión es una característica fundamental en la báscula digital; es por esto que son las más vendidas en el mercado, el margen de error es casi nulo, en la mayoría de las básculas digitales el mismo es de 0,1 g por kilogramo; la precisión y capacidad son dos de las cualidades más importantes en este tipo de básculas. aparatos Bascula digital portatil
También estos dos aspectos jugarán papeles determinantes en el precio; aunque muchos de estos aparatos poseen un margen de error de 0,1 g por kilogramo, existen balanzas digitales que pueden tener un margen de error más grande (1 g por kilogramo, por ejemplo). Cuanto menos margen de error la báscula digital posee, mayor será su precio. Otro de los aspectos que hizo que este tipo de báscula sea la más vendida en los últimos tiempos es su plataforma de peso, la mayoría de los individuos opta por comprar una balanza que le brinde un área considerable de pesaje para poder pesar el bien sin complicaciones. Además, en este tipo de balanzas que son muy sensibles, el bien que deseamos pesar no puede sobresalir de la plataforma, eso nos daría un peso final incorrecto. También encontramos muchas balanzas que no poseen a simple vista una plataforma muy espaciosa pero ellas incluyen una tara que se despliega en caso de necesitar más área de pesaje. Si al comprar una báscula digital nos damos cuenta de que es importada debemos realizar un proceso muy común que se llama calibración, este proceso consiste en ajustar las unidades de medida, por ejemplo gramos, miligramos, etc. Luego de realizar dicho proceso el display de la balanza deberá mostrarnos el peso exacto del bien que hemos pesado en la unidad de medida que hemos confeccionado. digitales Hoy día en industria existen tipos de bascula digital para cualquier tipo de pesaje
Por todas esta características la balanza digital tuvo un gran auge, y por eso las fabricantes de las mismas optaron por innovar en el mismo campo, por ende salieron a la venta balanzas de bolsillo, de cocina, comerciales, de uso interno, postales, etc., todas digitales. En el caso de la balanza compacta de precisión digital, ésta está disponible en el mercado desde hace más de 20 años, aunque al principio sólo tres grandes marcas la fabricaban: Tanita, Acculab y Ohaus, en la actualidad es la industria China la que más la desarrolla. Pero este súper desarrollo de la balanza digital ha hecho que la industria de la misma se expanda lo que limito el aumento de precios para poder competir, en especial en los Estados Unidos.

Barómetro
Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presiónatmosférica representa el peso por unidad de superficie ejercida por laatmósfera.Los primeros barómetros estaban formados por una columna de líquidoencerrada en un tubo cuya parte superior está cerrada. El peso de la columnade líquido compensa exactamente el peso de la atmósfera. Los primerosbarómetros fueron realizados por el físico y matemático italiano Evangelista Torricelli en el siglo XVII. La presión atmosférica equivale a la altura de una columna de agua de unos 10 m de altura. En los barómetros de mercurio, cuyadensidad es 13.6 veces mayor que la del agua, la columna de mercuriosostenida por la presión atmosférica al nivel del mar en un día despejado es de aproximadamente unos 760 mm.Los barómetros son instrumentos fundamentales para medir el estado de laatmósfera y realizar predicciones meteorológicas. Las altas presiones secorresponden con buen tiempo mientras que las bajas presiones sonindicadores de regiones de tormentas y borrascas. Del barómetro se deriva un instrumento llamado barógrafo, que registra las fluctuaciones de la presión atmosférica a lo largo de un periodo de tiempo mediante una técnica muy similar a la utilizada en los sismógrafos.Los altímetros barométricos utilizados en aviación son esencialmentebarómetros con la escala convertida a metros o pies de altitud.Un barómetro de mercurio funciona de la siguientemanera: Tenemos un tubo de vidrio cerrado por arriba yabierto por abajo, lleno de mercurio (sin aire), y locolocamos sobre un recipiente abierto, lleno también demercurio. En el seno delmercurio, la presión es igualpara todos los puntos situados ala misma altura. Eso quiere decir que la presión en lasuperficie del mercurio, en el recipiente abierto, es igual a la presión en el tubo, a esa misma altura. Esdecir, la presión atmosférica es igual a la presiónejercida por el mercurio del tubo, que esté por encimade la superficie. Si en el tubo hay un poco de aire, lapresión de éste se sumará a la del mercurio del tubo, de forma que la altura del mercurio será menor. Si la presión del aire del tubo es inferior a la atmosférica, el mercurio del interior alcanzará más altura que la del mercurio exterior. Si es superior, alcanzará menos altura (suponiendo que sumergimos el tubo lo suficiente). Y si es igual, el nivel del mercurio del tubo estará exactamente a la misma altura que la superficie del mercurio del recipiente abierto.
Manómetro
Un manómetro es un instrumento de medición que sirve para medir la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados. Existen, básicamente, dos tipos: los de líquidos y los metálicos.Los manómetros de líquidos emplean, por lo general, como líquidomanométrico el mercurio, que llena parcialmente un tubo en forma de U. El tubo puede estar abierto por ambas ramas o abierto por una sola. En ambos casos la presión se mide conectando el tubo al recipiente que contiene el fluido por su rama inferior abierta y determinando el desnivel h de la columna de mercurio entre ambas ramas. Si el manómetro es de tubo abierto es necesario tomar en cuenta la presión atmosférica p0 en la ecuación:
p = p0 ± ρ.g.h


Si es de tubo cerrado, la presión vendrá dada directamente por
p = ρ.g.h.


Los manómetros de este segundo tipo permiten, por sus características, la medida de presiones elevadas. En los manómetros metálicos la presión da lugar a deformaciones en unacavidad o tubo metálico, denominado tubo de Bourdon en honor a su inventor. Estas deformaciones se transmiten a través de un sistema mecánico a una aguja que marca directamente la presión sobre una escala graduada. Un manómetro se utiliza habitualmente para medir la presión de un fluido. También se puede emplear paramedir la aceleración de un vehículo o la velocidadangular de rotación de una plataforma.
Usos
El barómetro es ideal para aplicaciones industriales, para servicio técnico opara laboratorio. El aparato es adecuado para la medición de medios nocorrosivos.El manómetro se aplica en el buceo, en la medicina y en la industria del frigorífico, entre otros. Los manómetros miden la diferencia entre la presión de un fluido y la presión atmosférica local.El Barómetro mide la presión atmosférica, es decir es básicamente unmanómetro diseñado para medir la presión del aire.
Sismómetro
(Redirigido desde Sismógrafo)
medicion
Sismógrafo quine métrico del Departamento del Interior de Estados Unidos. analogicos
El sismoscopio, inventado por Zhang Heng, fue un antecesor del sismógrafo.
El sismómetro o sismógrafo es un instrumento creado por John Milne para medir terremotos para la sismología o pequeños temblores provocados, en el caso de la sismología.
Este aparato, en sus inicios, consistía en un péndulo que por su masa permanecía inmóvil debido a la inercia, mientras todo a su alrededor se movía; dicho péndulo llevaba un punzón que iba escribiendo sobre un rodillo de papel pautado en tiempo, de modo que al empezar la vibración se registraba el movimiento en el papel, constituyendo esta representación gráfica el denominado sismograma.
Los instrumentos modernos son, por supuesto, electrónicos. Estos sismógrafos se parecen a los acelerómetros, y tienden a llegar a ser instrumentos universales. En años anteriores, los sismómetros podrían “quedarse cortos” o ir fuera de la escala para el movimiento de la Tierra que es suficientemente fuerte para ser sentido por la gente. En este caso, sólo los instrumentos que podrían trabajar serían los acelerómetros menos sensibles.
Los modernos sismómetros de banda ancha (llamados así por la capacidad de registro en un ancho rango de frecuencias) consisten de una pequeña ‘masa de prueba’, confinada por fuerzas eléctricas, manejada por electrónica sofisticada. Cuando la Tierra se mueve, electrónicamente se trata de mantener la masa fija a través de la retroalimentación del circuito. La cantidad de fuerza necesaria para conseguir esto es entonces registrada.
La salida de los acelerómetros es una tensión proporcional a la aceleración del suelo (recordando F=ma de Newton), mientras que los sismómetros usan un circuito integrado para lograr una salida que es proporcional a la velocidad del suelo.
Los sismómetros espaciados en un arreglo pueden ser usados para localizar a precisión, en tres dimensiones, la fuente del terremoto, usando el tiempo que toma a las ondas sísmicas propagarse hacia fuera desde el epicentro, el punto de la ruptura de la falla. Los sismógrafos son también usados para detectar explosiones de pruebas nucleares. Al estudiar las ondas sísmicas, los geólogos pueden también hacer mapas del interior de la Tierra.
Cuando ocurre un terremoto, los sismógrafos que se encuentran cerca del epicentro son capaces de registrar las ondas S y las P, pero del otro lado de la Tierra sólo pueden registrarse las ondas P.
Los sensores usados en los sismómetros de Tierra son los llamados geófonos. En cambio, en el medio marino además del geófono también se utiliza el hidrófono para captar tanto las vibraciones terrestres como las ondas acústicas que se transmiten por el agua.
Como equipos de sismología marina, existen los llamados sismómetros de fondo oceánico (OBS, acrónimo en inglés), que son equipos autónomos que trabajan con sus propias baterías y que adquieren datos durante un periodo de tiempo concreto. Ejq
Termómetro
¿Qué es un instrumento de medición?
Termómetro clínico de cristal.
instrumentos
Termómetro clínico digital.
aparatos
Un termógrafo, este aparato es capaz de medir y registrar las variaciones de temperatura.
El termómetro (del griego θερμός (termo) el cuál significa "caliente" y metro, "medir" es un instrumento de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros electrónicos digitales.
Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada.
El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; éste podría considerarse el predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio terminado en una esfera cerrada; el extremo abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el líquido, éste subía por el tubo.
La incorporación, entre 1611 y 1613, de una escala numérica al instrumento de Galileo se atribuye tanto a Francesco Sagredo1 como a Santorio Santorio,2 aunque es aceptada la autoría de éste último en la aparición del termómetro.
En España se prohibió la fabricación de termómetros de mercurio en julio de 2007, por su efecto contaminante.
En América latina, los termómetros de mercurio siguen siendo ampliamente utilizados por la población. No así en hospitales y centros de salud donde por regla general se utilizan termómetros digitales.
Tipos de termómetros
digitales
Termómetro digital de exteriores.
medicion

Termómetro de gas a volumen constante.
Termómetro de mercurio: es un tubo de vidrio sellado que contiene mercurio, cuyo volumen cambia con la temperatura de manera uniforme. Este cambio de volumen se visualiza en una escala graduada. El termómetro de mercurio fue inventado por Gabriel Fahrenheit en el año 1714.
Pirómetros: termómetros para altas temperaturas, son utilizados en fundiciones, fábricas de vidrio, hornos para cocción de cerámica etc.. Existen varios tipos según su principio de funcionamiento:3
Pirómetro óptico: se fundamentan en la ley de Wien de distribución de la radiación térmica, según la cual, el color de la radiación varía con la temperatura. El color de la radiación de la superficie a medir se compara con el color emitido por un filamento que se ajusta con un reostato calibrado. Se utilizan para medir temperaturas elevadas, desde 700 °C hasta 3.200 °C, a las cuales se irradia suficiente energía en el visible para permitir la medición óptica.
Pirómetro de radiación total: se fundamentan en la ley de Stefan-Boltzmann, según la cual, la intensidad de energía emitida por un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.
Pirómetro de infrarrojos: captan la radiación infrarroja, filtrada por una lente, mediante un sensor fotorresistivo, dando lugar a una corriente eléctrica a partir de la cual un circuito electrónico calcula la temperatura. Pueden medir desde temperaturas inferiores a 0 °C hasta valores superiores a 2.000 °C.
Pirómetro fotoeléctrico: se basan en el efecto fotoeléctrico, por el cual se liberan electrones de semiconductores cristalinos cuando incide sobre ellos la radiación térmica.
Termómetro de lámina bimetálica: Formado por dos láminas de metales de coeficientes de dilatación muy distintos y arrollados dejando el coeficiente más alto en el interior. Se utiliza sobre todo como sensor de temperatura en el termohigrógrafo.
Termómetro de gas: Pueden ser a presión constante o a volumen constante. Este tipo de termómetros son muy exactos y generalmente son utilizados para la calibración de otros termómetros.
Termómetro de resistencia: consiste en un alambre de algún metal (como el platino) cuya resistencia eléctrica cambia cuando varía la temperatura.
Termopar: un termopar o termocupla es un dispositivo utilizado para medir temperaturas basado en la fuerza electromotriz que se genera al calentar la soldadura de dos metales distintos.
Termistor: es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Algunos termómetros hacen uso de circuitos que contienen un termistor, como el LM35.
Termómetros digitales: son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores como los mencionados, utilizan luego circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador. Una de sus principales ventajas es que por no utilizar mercurio no contaminan el medio ambiente cuando son desechados.
Termómetros clínicos: son los utilizados para medir la temperatura corporal. Los hay tradicionales de mercurio y digitales, teniendo estos últimos algunas ventajas adicionales como su fácil lectura, respuesta rápida, memoria y en algunos modelos alarma vibrante.
Termómetros especiales
analogicos

Termómetro de máxima y mínima.
Para medir ciertos parámetros se emplean termómetros modificados, tales como los siguientes:
El termómetro de globo, para medir la temperatura radiante. Consiste en un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera de metal hueca, pintada de negro de humo. La esfera absorbe radiación de los objetos del entorno más calientes que el aire y emite radiación hacia los más fríos, dando como resultado una medición que tiene en cuenta la radiación. Se utiliza para comprobar las condiciones de comodidad de las personas.
El termómetro de bulbo húmedo, para medir la influencia de la humedad en la sensación térmica. Junto con un termómetro ordinario forma un psicrómetro, que sirve para medir humedad, tensión de vapor y punto de rocío. Se llama de bulbo húmedo porque de su bulbo o depósito parte una muselina de algodón que lo comunica con un depósito de agua. Este depósito se coloca al lado y más bajo que el bulbo, de forma que por capilaridad está continuamente mojado.
El termómetro de máximas y mínimas es utilizado en meteorología para saber la temperatura más alta y la más baja del día, y consiste en dos instrumentos montados en un solo aparato. También existen termómetros individuales de máxima o de mínima para usos especiales o de laboratorio.
Termógrafo
El termógrafo es un termómetro acoplado a un dispositivo capaz de registrar, gráfica o digitalmente, la temperatura medida en forma continua o a intervalos de tiempo determinado.
Instrumentos para medir voltaje y corriente directas
Sin duda los valores de corriente y voltaje de un sistema de corriente directa son los parámetros básicos para identificar las propiedades del circuito. Los aparatos destinados a estas mediciones se conocen como voltímetro (para voltaje) y amperímetro (para intensidad corriente).
En los dos casos, el paso de una corriente eléctrica por el instrumento es la que define el valor de la medición en la escala, ya sea esta calibrada en voltios o en amperes. De este hecho se desprende que el instrumento indicador esencial es un amperímetro (miliamperímetro) al que se le adicionan elementos externos para uno u otro propósito de medición, veamos:
¿Qué es un instrumento de medición?
En la figura 1 se muestra el dispositivo básico de medición, que muchos llaman galvanómetro de aguja.
Consta de una bobina de alambre muy fino arrollada en un núcleo de hierro y sostenida por un eje con muy poca resistencia al movimiento, la bobina está colocada entre las dos zapatas polares de un imán permanente. Al núcleo de hierro está adosado un puntero que sirve para señalar valores en una escala.
Cuando circula una corriente por la bobina, el núcleo de hierro se magnetiza y recibe la atracción de los polos del imán en una dirección u otra en dependencia de la polaridad de la conexión, el núcleo gira en el pivote, y la aguja indicadora registra la magnitud. Un resorte en espiral colocado en el eje de giro, o un pequeño contrapeso, regresan la aguja a su posición original cuando se desconecta.
Estos aparatos son muy sensibles y pueden detectar muy pequeñas corrientes.
En dependencia de como se conecte este galvanómetro al circuito puede construirse con él tanto un voltímetro como un amperímetro.
Voltímetro
instrumentos

En la figura 2 se presenta un esquema que representa el uso del galvanómetro como instrumento de medir voltaje, un voltímetro.
En este caso, un resorte en espiral mantiene la aguja en el valor cero de la escala, por lo que solo sirve para medir los voltajes conectados con la polaridad señalada en los bornes positivo y negativo del aparato durante la conexión. Si la conexión se hace en sentido contrario, la aguja tenderá a moverse por debajo del cero.
Para que un aparato pueda medir el voltaje de un circuito, no debe producir carga apreciable a él, o de lo contrario modifica el propio valor de lo que mide, esto es, debe tener una elevada resistencia interna para extraer muy poca corrientes del medio a medir. Si conectamos directamente el galvanómetro al circuito, como la resistencia eléctrica de la bobina es baja y el hilo conductor muy fino, lo mas probable es que circule demasiada corriente y arruine el aparato, o, en el mejor de los casos, se afecte el voltaje a medir debido a la carga que impone el instrumento, por tal razón se colocan las elevadas resistencias R₁ y R₂ que reducen la carga al circuito a un valor inapreciable. Como el galvanómetro puede trabajar con esas pequeñas corrientes se garantiza una medición confiable y la protección del instrumento.
Solo falta calibrar la escala a los valores apropiados.
Salta a la vista que los valores de las resistencias R₁ y R₂ deben guardar una estrecha relación con el rango de valores del voltaje a medir, y de este modo, mantener el galvanómetro en la zona de sus corrientes de operación. Usando entonces un juego de resistencias diferentes y un conmutador, un mismo galvanómetro puede usarse para gran cantidad de rangos de medición, lo que es muy común en los voltímetros en la práctica.
Amperímetro
aparatos

En la figura 3 se muestra el esquema del amperímetro. Se ha construido con el mismo galvanómetro usado para el voltímetro, pero en este caso, hay una robusta resistencia eléctrica de muy bajo valor conectada en paralelo con el galvanómetro. Por esta resistencia de bajo valor circula virtualmente toda la corriente del circuito sin afectarlo apreciablemente, no obstante, esta resistencia es suficiente como para que, por el galvanómetro circule un pequeña cantidad que permite el movimiento de la aguja. La escala entonces puede calibrarse en valores de amperaje y ya tenemos nuestro amperímetro.
Como en el caso del voltímetro, pueden disponerse diferentes resistencias y un robusto permutador para medir corriente en diferentes rangos.