“CALIBRACIÓN DE MULTÍMETROS DIGITALES”

HENRY POSTIGO LINARES

Sub Jefe del Servicio Nacional de Metrología

18 de mayo de 2012

CONTENIDO

1.- Metrología eléctrica

2.- Multímetros: características

3.- Métodos de Calibración

4.- Calibración de multímetros

5.- Referencias

Metrología eléctrica

• Las mediciones eléctricas son hechas en mayor cantidad que otros parámetro combinados

• Hacer mediciones de precisión puede tomar a un técnico en calibración años de práctica y experiencia

Metrología eléctrica

• Su campo es amplio. Comprende:Potencia, energía, frecuencia, tiempo, corriente y tensión DC-AC, resistencia, entre otros.

• Patrones:Comparador de energía; reloj de cesio; referencia estándar DC; resistencia eléctrica

Multímetros: características• Instrumento que permite realizar mediciones

de diferentes magnitudes eléctricas

• Tienen múltiples rangos para la medición de una magnitud

• Pueden ser analógicos o digitales

• Pueden controlarse por software a través de una PC (multímetros digitales)

• De fácil uso y transporte

• Alcanzan muy buena exactitud

Multímetros• Diagrama de bloques de un multímetro

digital

Métodos de calibración• Método directo: utilizando un calibrador como

patrón

Métodos de calibración• Método indirecto: por comparación con otro

multímetro

Calibración de multímetrosEquipos y materiales

• Incertidumbre de calibración al menos tres veces menor que la tolerancia permitida

• Cables adecuados para las conexiones entre los patrones y los multímetros.

• Ambiente con temperatura y humedad controlada

• Termómetro e higrómetro con exactitud apropiada.

Calibración de multímetrosPreparación

•Contar con el manual del multímetro a calibrar•Buen estado de batería y fusibles•Esperar estabilización térmica si lo requiere•Certificados de los patrones vigentes•Temperatura y humedad en las condiciones indicadas por el fabricante o las de referencia del laboratorio (generalmente 23 ºC ± 2 ºC y no mayor a 75 %)•No realizar ninguna conexión a los bornes de salida del calibrador si hay tensión presente en esos bornes.

Calibración de multímetrosPuntos de calibración para multímetros de 3½ ó 4½ dígitos

RANGOS Nº DE PUNTOS VALORES DE PRUEBA(% FONDO DE ESCALA)

TENSIÓN CONTINUA

TODOS 3 10%, 90%, -90%

UN RANGO INTERMEDIO 5 10%, 50%, 90%, -50%, 90%

CORRIENTE CONTINUA

TODOS 1 90%

UN RANGO INTERMEDIO 2 90%, -90%

RANGO IGUAL O MAYOR DE 2 50%, 90%

RESISTENCIA

TODOS 1 90%

EL RANGO MENOR 2 0%, 90%

TENSIÓN ALTERNA

RANGOS MENORES A 0.5 V 4 10%, 90% a 60 Hz, 1kHz

RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V 2, 3 90%, 60 Hz, 1 kHz, (20kHz)

UN RANGO INTERMEDIO 4, 6 10%, 50% a 60 Hz ó 1 kHz 90% a 60Hz, 1 kHz, (20-100) kHz

CORRIENTE ALTERNA

TODOS 2 90% a 60 Hz, 1 kHz

Calibración de multímetrosPuntos de calibración para multímetros de 5½ dígitos

RANGOS Nº DE PUNTOS VALORES DE PRUEBA(% FONDO DE ESCALA)

TENSIÓN CONTINUA

TODOS 3 10%, 90%, -90%

UN RANGO INTERMEDIO 5 10%, 50%, 90%, -50%, 90%

RANGO MAYOR DE 200 V 4 10%, 50%, 90%, -90%

CORRIENTE CONTINUA

TODOS 2 10%, 90%

UN RANGO INTERMEDIO 3 10%, 90%, -90%

RANGO IGUAL O MAYOR DE 3 10%, 50%, 90%

RESISTENCIA

TODOS 2 10%, 90%

TENSIÓN ALTERNA

RANGOS MENORES A 0.5 V 4, 6 10%, 90% a 60 Hz, 1 kHz (20) kHz

RANGOS MAYORES O IGUALES DE 0.5 V 4, 8 10% a 60 Hz, 1 kHz, (20 kHz), 90% a 60 Hz,1 kHz, (20-50-100) kHz

UN RANGO INTERMEDIO 5, 10 10%, 50% a 60 Hz ó 1kHz 90% a 60 Hz, 1kHz, (20-100) kHz

RANGO MAYOR DE 200 V 5, 8 10% a 60 Hz, 1 kHz, (20 kHz) 50% a 1 kHz, (50) kHz 90% a 60 Hz, 1 kHz, (10) kHz

CORRIENTE ALTERNA

TODOS 3 10%, 1 kHz, 90%, 60 Hz, 1 kHz

Mediciones

Consideraciones para calibración en tensión continúa y alterna

• Antes de iniciar la calibración en tensión continua, se deberealizar un ajuste de cero en el multímetro

• Usar conductores y conectores de cobre u otros materialesque generen bajas fuerzas termo electromotrices en suunión con el cobre (pequeñas tensiones en continua)

• Es conveniente usar conductores de conexión coaxialespara tensión alterna a frecuencias superiores a 10 kHz

Calibración de multímetros

Mediciones

Consideraciones para calibración en resistencia

• Algunos multímetros de 5½ dígitos, e incluso algunos de4½ con capacidad de medida de resistencia a cuatro hilos, tiene la posibilidad de realizar un ajuste a cero

• Existen tres formas de conexión para medir resistencia:

- Medida a dos hilos sin compensación(ver fig. 2)

- Medida a dos hilos con compensación(ver fig. 3)

- Medida a cuatro hilos con compensación (ver fig.4)

Calibración de multímetros

Calibración de multímetrosEsquemas de conexión

Medición de resistencia a dos hilos sin compensación

Calibración de multímetrosEsquemas de conexión

Medición de resistencia a dos hilos y cuatro hilos con compensación

Calibración de multímetrosCálculo de incertidumbreLa determinación del error, , de la indicación obtenida con el multímetro a calibrar para tensión continua y medidas de resistencia a dos hilos requiere que se realicen dos medidas, una primera con la señal aplicada y una segunda con un cortocircuito en bornes del multímetro.

Donde:

: Indicación del multímetro cuando se aplica la señal (tensión, resistencia) conel calibrador.

: Indicación del multímetro cuando se aplica un cortocircuito en su entrada.: Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica la

señal ( ).: Corrección debida a la resolución finita del multímetro cuando se aplica el

cortocircuito ( ).: Valor de la señal (tensión o resistencia) aplicada con el calibrador.: Corrección del valor de la señal aplicada por el calibrador debida a múltiples

efectos.

PPiMiMiMiMM IIIIIIe 00

iMI

0iMI

iMI

0iMI

PIPI

iMI

0iMI

Me

Calibración de multímetros

Cálculo de incertidumbre

Nota: El error, , de la indicación obtenida en el multímetro a calibrar para el resto de magnitudes (tensión alterna, corriente y resistencia a cuatro hilos) y cuando el instrumento permite su ajuste a cero, se obtiene mediante una simplificación de la expresión anterior ya que no se realiza lectura en cortocircuito.

PPiMiMM IIIIe

Me

Calibración de multímetrosCálculo de incertidumbreBalance de las componentes

Nota: los coeficientes de sensibilidad se calculan como las derivadas parciales de eM, respecto de cada una de las magnitudes evaluadas en el punto de calibración considerado

Magnitud, Mejor valor estimado de la magnitud

Incertidumbre típica (k=1)

Distribución de probabilidad considerada

Coeficiente de sensibilidad,

Contribución a la incertidumbre

Medida de los valores de ( ) normal

0 rectangular

0 rectangular

Corrección certificada según certificado del

calibradorrectangular

-- -- -- --

iMiM )( iMu iC )( yui

0iMiM II 0iMiM II 5

)( iMIs11 C

5)(

)(1iMIs

yu

iMI32.Re s 12 C

32.Re)(2

syu

0iMI32.Re s 13 C

32.Re)(3

syu

PIk

espec. 14 Ck

especyu .)(4

Me 2)()( yueu iM

Me

Referencias

• EA–4/02 Expression of the uncertainty of measurement in calibrations. European cooperationfor accreditation (EA).

• Guide to the expression of uncertainty inmeasurement.

• EURAMET/cg-15/v.01 Guidelines on the calibration ofdigital multimeters.

• Procedimiento EL-001 para la calibración demultímetros digitales. CEM

Ing. Henry PostIgo LInares

hpostigo@indecopi.gob.pe

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