7. Errores en los sistemas de medida y su análisis

Los errores de un sistema se determinan a partir de su calibración, que consiste en aplicarle
entradas conocidas y comparar su salida con la obtenida con un sistema de medida de referencia,
más exacto.
Según su efecto en la característica de transferencia, los errores pueden ser de cero, de ganancia y de no linealidad.
Un error de cero permanece constante con independencia del valor de la entrada. Un error de
ganancia es proporcional al valor de la entrada. Un error de no linealidad hace que la
característica de transferencia se aparte de una línea recta (suponiendo que sea ésta la
característica ideal).
Según su naturaleza los errores pueden ser sistemáticos o aleatorios.
Un error sistemático tiene siempre la misma amplitud cuando las condiciones del sistema son las
mismas, o bien varía de acuerdo con una ley conocida cuando una de dichas condiciones cambia
de una forma predeterminada.
La calibración permite corregir los errores sistemáticos y estimar la magnitud de los errores
aleatorios (pero no corregirlos).
Según que se manifiesten cuando las señales de entrada son lentas o rápidas, los errores se
denominan estáticos o dinámicos. Un error estático afecta a las señales lentas, por ejemplo de
frecuencia inferior a 0,01 Hz. Un error dinámico afecta a las señales rápidas, y es una
consecuencia de la presencia de elementos que almacenan energía. Dado que en la respuesta
dinámica se consideran dos fases, la respuesta transitoria y la respuesta estacionaria, se habla de
error dinámico transitorio y error dinámico estacionario.
El error dinámico de un sistema depende de su orden y de la forma de la señal de entrada. Las
señales consideradas habitualmente son el escalón, la rampa y las senoidales. Los sistemas de
orden cero no tienen error dinámico. Los sistemas de primer y de segundo orden tienen un error
dinámico para las entradas en rampa y senoidales, incluso en régimen estacionario, y tienen un
error dinámico para las entradas en escalón sólo durante la fase transitoria.
La magnitud de un error se puede expresar como error absoluto o como error relativo. El error
absoluto es la diferencia entre el resultado y el verdadero valor (o valor ideal). El error relativo
es el cociente entre el error absoluto y el verdadero valor. El error absoluto se expresa a veces
como porcentaje de una magnitud de referencia, por ejemplo el valor de fondo de escala. La
elección de una u otra forma de expresión depende del tipo de error. Los errores de cero y de no
linealidad se suelen expresar como errores absolutos. Los errores de ganancia se suelen expresar
como errores relativos. Dado que normalmente hay errores de todos los tipos, la expresión de la
incertidumbre o error total suele incluir un término constante y otro que depende del resultado.
La incertidumbre en una magnitud que se obtiene como resultado de un cálculo en el que
intervienen otras magnitudes y depende de la incertidumbre en el valor de cada una de ellas.
Por ejemplo si se quiere medir la temperatura a través de un divisor de tensión, en el cual hay una resistencia parásita R y un sensor resistivos RT, calcular la influencia de cada elemento en el
valor deseado de tensión de salida.