Tcnicas de Medicin Sensores Y Transductores de Proceso

Técnicas de Medición : Sensores Y Transductores de Proceso By: Sergio Villamizar

Transductores de Proceso

Transductores de Presión v v v v Conceptos básicos y unidades de medida Sensores Básicos Sensores Piezoeléctricos Sensores Capacitivos Sensores VRP Sensores Opto-eléctricos Sensores Semiconductores Sensores de Vacío

Transductores de Presión v Conceptos básicos y unidades de medida P=F/A Se expresar en unidades tales como Pascal, Bar, Atmosferas, Kilogramos por cm cuadrados y psi. El SI esta normalizado el Pascal que es 1 newton por metro cuadrado, se usa el kilopascal o megapascal. En la industria también es muy usado el Bar. Presión Absoluta: se mide con relación al cero absoluto Presión Atmosférica: es la ejercida por la atmosfera terrestre es aproximadamente igual a 760 mm de mercurio. Presión Relativa: diferencia entre la absoluta y la atmosférica del lugar donde se realiza la medición. Presión Diferencial: es la diferencia entre dos presiones. Vacío: diferencia entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir es la presión medida por debajo de la atmosférica.

Transductores de Presión v Sensor de presión de mercurio • Se basa en el principió de comunicación de Vessel, es principalmente usado en la medición de presión de gas • El principio de operación es: se sumerge un alambre de resistencia conocida en una U de mercurio, el cual hace que el alambre baje su resistencia en proporción con la altura de mercurio en cada columna. • El alambre es conectado a un puente de wheatstone el cual permanece balanceado mientras la presión diferencial en el tubo sea cero. • Al aplicar presión en uno de los brazos de la U se desbalancea el puente, con lo cual se obtiene una señal de salida.

Transductores de Presión v Sensor de presión de mercurio • A mayor presión, mayor resistencia, por tanto el voltaje de salida es proporcional a la diferencia de resistencia ∆R de los brazos del cable que no están inmersos en mercurio. • Algunas ventajas es q es simple y puede ser directamente calibrado en unidades de torr. • Desventajas, es necesario mantener el dispositivo de manera exactamente nivelado, susceptibilidad a vibraciones y temblores, posee gran tamaño y contamina por la utilización de gases y vapores de mercurio.

Transductores de Presión v Sensores Piezoeléctricos v Para la construcción de un sensor de presión, son necesarios dos componentes, una membrana con área conocida y un detector q responda a la fuerza aplicada. v Un sensor de presión de diafragma de silicio consiste de una película delgada de silicio como material elástico y una galga resistiva piezoeléctrica. v Cuando alguna fuerza es aplicada al resistor semiconductor quien tiene una resistencia inicial R, el efecto resistivo genera un cambio de resistencia ∆R como sigue: v Donde πl y πt son coeficientes piezoresistivos en las direcciones longitudinal y trasversal respectivamente. Las respectivas fuerzas longitudinales y trasversales son designadas σl y σt respectivamente.

Transductores de Presión v Sensores Piezoeléctricos v Un cambio en resistividad es proporcional a la fuerza aplicada y consecuentemente a la presión aplicada. Los resistores están dispuestos de una manera q el longitudinal como el trasversal tengan polaridades opuestas, por tanto la ecuación anterior queda dispuesta Con v Por tanto al conectar R 1 y R 2 a medio puente y conectar este circuito a una Fuente E se obtiene el voltaje de salida:

Transductores de Presión v Sensores Piezoeléctricos v Es necesario un acondicionamiento de señal a la salida del sensor piezoeléctrico debido a los bajos voltajes q se obtienen del sensor además de ser requerido agregar un circuito compensador de temperatura ya que el silicio es altamente sensible a la temperatura. v Sensores de presión piezoeléctricos están disponibles en tres configuraciones básicas de medición, tales como presión absoluta, diferencial, y atmosférica. v Para algunas aplicaciones tales como medición de presión de fluidos como agua caliente, fluidos corrosivos y celdas de carga, requieren aislamiento físico y acoplamiento hidráulico en el empaquetado del sensor.

Transductores de Presión v Sensores Capacitivos v Los diafragmas usados en sensores pueden ser de diversos materiales que van desde goma hasta plástico par bajas presiones, silicio para presiones medias y acero inoxidable para altas presiones. v Al aplicar una presión en uno de sus lados, el diafragma se deflacta de manera esférica. . v Detección: Puente AC ó técnicas de conmutación de pulsos.

Transductores de Presión v Sensores Capacitivos v Las técnicas anteriores son muy exactas y presentan una excelente correlación lineal entre la presión aplicada y la amplitud de la señal de salida. v Ante la presencia de presiones muy bajas los galgas o piezoeléctricos podrían arrojar voltajes muy mínimos casi indetectables una solución es el uso de sensores capacitivos.

Transductores de Presión v Sensores VRP ( variable-reluctance pressure ) • Sensor usado para bajas presiones. • Esta formado por Dos materiales magnéticos en forma de E y un solenoide quien crea un campo magnético atreves de el, del hueco de aire y del diafragma. • Debido a que la resistencia del material magnético es mucho menor que la resistencia presentada por el aire, este determina la inductancia del conjunto bobina-núcleo • Cuando se aplica presión a través de el diafragma, este se deflecta, la reluctancia de la brecha, en el circuito magnético, cambia proporcional a la presión diferencial aplicada.

Transductores de Presión v Sensores VRP ( variable-reluctance pressure ) • Por lo general se deflecta 25– 30 mm, lo cual lo hace sensible a bajas presiones • El circuito magnético se puede ver como un puente de reluctancias, las cuales están balanceadas y se puede encontrar un voltaje AC, frente a algún cambio. • Esta señal de AC puede ser demodulada para producir una respuesta DC de salida.

Transductores de Presión v Sensores Optoeléctrico v A diferencia de los sensores anteriores, que son sensibles a la temperatura y requieren compensación termal, estos sensores tienen ciertas ventajas tales como: encapsulado simple, pequeños efectos de temperatura, gran resolución y exactitud. v Un Sensor optoeléctrico consiste de: un chip óptico pasivo con una membrana hecha de silicio, un diodo LED y un chip detector. v La salida es altamente lineal, por lo cual necesario volver lineal salida ya sea por con ayuda de microprocesador. no es la la un

Transductores de Presión v Sensores de Vacío v Son usados para medir presiones mas bajas q la atmosférica. v Los sensores anteriores pueden ser usados como sensores de vacío pero se tendrán valores negativos pero no es muy eficiente debido a la baja razón señal a ruido. Galgas pirani : es un sensor que mide la presión a través de la conductividad térmica del gas, trasferencia de calor entre el gas y plato del vacío reduce la resistencia de este y se presenta un desbalance en el puente. PV=n. RT

Transductores de Presión v Sensores de Vacio *Galgas de Gas Ionizado: se hace fluir una corriente por el filamento típicamente de 10 m. A, los electrones que fluyen por este, son atraídos por la rejilla, ya que esta genera un campo magnético por estar conectada a una fuente típicamente de 150 Vcc , en su paso los electrones chochan las moléculas del gas con lo cual forman iones q son atraídos por el cable central debido a que este se encuentra conectado a un potencial negativo, típicamente -30 V. Las corrientes del ion están en la orden de 1 m. A/Pa. Estas corrientes son amplificadas y procesadas posteriormente.

Transductores de Flujo v v v v Conceptos básicos y unidades de medida Sensores presión diferencial Sensores de Área Variable Sensores de Fuerza Sensores Electromagnéticos Sensores Ultrasónicos Sensores Breeze

Transductores de Flujo v Conceptos básicos y unidades de medida. v Estos sensores se encargan determinan el caudal, ya sea directamente (Desplazamiento) ó bien sea por deducción ó inferencia ( presión diferencial, área variable, velocidad de fuerza, tensión inducida, torbellino ) Creus 2006

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. v Estos sensores de presión diferencial se basan en la diferencia de presiones provocada por un estrechamiento en la tubería por donde circula el fluido ( liquido, Gas, Vapor) v Se basan en el principio de bernoulli el cual contempla el principio de conservación de masa con el cual se tiene que: (altura cinetica + Altura de presión + Altura potencial = Constante)

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial.

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. Placa-orificio o diafragma v El estrechamiento de la tubería en este caso es causado por una placa perforada instalada en la tubería. Como se explica anteriormente, se capta la presión anterior y posterior a la placa. Con la cual se calcula de manera indirecta el caudal de le fluido.

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. Placa-orificio o diafragma

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. Tobera v Esta situada en la tubería con dos tomas una aguas abajo y otra en el centro de la sección mas pequeña. Una ventaja sobre el anterior es q permite caudales 60% mas grandes. v Sensores de Presión diferencial. Tubo venturi v También permite caudales 60% mas grandes q el diafragma, utiliza el mismo principio que los anteriores. Posee gran precisión y permite el paso de fluidos abrasivos y solidos, pero es 20 veces mas costoso que un diafragma.

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. Tubo Pitot v Mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, es decir la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. Sensible a variación en la distribución de velocidades. Flujo laminar

Transductores de Flujo v Sensores de Presión diferencial. Tubo annubar La presión total es medida a lo largo de un diámetro transversal de la tubería y posee diferentes orificios que cubre cada uno la presión total. La presión estática se mide detrás del donde se mide la presión total con su orificio en el centro de la tubería y aguas debajo de la misma.

Transductores de Flujo v Sensores de Área variable (Rotámetros) Consta de un flotador que cambia su posición dentro de un tubo, proporcionalmente al flujo del fluido, el flotador queda en equilibrio entre su peso, la fuerza de arrastre del fluido y la fuerza de empuje del fluido sobre el flotador. El caudal depende del peso especifico del liquido, de su viscosidad, y los valores de la sección interior del tubo, ya q cambia según se ala posición del flotador.

Transductores de Flujo v Sensores de Área variable (Rotámetros) Resolviendo las ecuaciones anteriores, se obtiene la velocidad del fluido: Se puede acoplar a un puente de impedancias o a un potenciómetro , los cuales contarían con una varilla que sigue magnéticamente al flotador y accionaria un potenciómetro o un transformador diferencial de núcleo móvil. Con lo cual se sabría la posición del flotador por consiguiente se conocerían las áreas del sección del flotador

Transductores de Flujo v Sensores Ultrasónicos Se basa en el fenómeno «Ultrasónico» caracterizado por pequeñas perturbaciones de presión en el seno de un fluido. Donde se propaga a la velocidad del sonido, relativa al fluido. Si este posee una velocidad especifica, entonces la velocidad absoluta de la propagación de la perturbación corresponderá a la suma algebraica de las dos velocidades. Creus 2006. Se utilizan transductores piezoeléctricos para trasmisión y recepción de la perturbación enviada. Se envían señales vibratorias, aplicando un voltaje de alta frecuencia al cristal, esta se trasmite a través del fluido. El cristal receptor se expone a estas fluctuaciones de presión y responde vibrando. Este movimiento produce una señal eléctrica.

Transductores de Flujo v Sensores Ultrasónicos La velocidad del fluido queda determinada por la siguiente expresión:

Transductores de Flujo v Sensores de Fuerza-medidor de placa v Consiste de una placa instalada directamente en el centro de la tubería y sometida al empuje o fuerza del impacto del fluido. Creus 2006 v Esta fuerza originada es proporcional a la energía cinética del fluido y depende de área anular entre las paredes de la tubería y la placa. Mediante una galga extenso-métrica conectada a un puente de wheatstone, la fuerza originada se convierte en un voltaje proporcional al caudal del liquido.

Transductores de Flujo v Sensores Electromagnético Se basa en la ley de inducción de Faraday, la cual dice que si un conductor se mueve en un campo magnético, se inducirá un voltaje sobre el conductor en movimiento. La voltaje inducido es proporcional a la velocidad del conductor, que para este caso es un fluido conductor. Con a = al radio de tubo.

Transductores de Flujo v Sensores Electromagnético Hay dos métodos diferentes con los cuales se capta el voltaje inducido. El primer método donde la densidad de flujo magnético es constante y el voltaje inducido es DC o de cambios suaves de señal. Un problema asociado con este método es la polarización de los electrodos debido a l paso de la corriente pequeña pero unidireccional a través de su superficie. El otro problema es el ruido de bajas frecuencias el cual hace que se dificulte captar cambios suaves de flujo. Otra método de excitación es con un campo magnético alterno, el cual causa la aparición de un voltaje AC en los electrodos. La frecuencia de este campo debe ser al menos 10 veces la frecuencia máxima de cambio del otro campo.

Transductores de Flujo v Sensor Breeze Es utilizado para captar algún cambio en la velocidad del fluido mas no para cuantiar el flujo de este. Este sensor produce un cambio en la salida cuando detecta algún cambio en la velocidad del flujo del fluido Un sensor contiene un par de elementos piezoeléctricos , donde uno es expuesto a ambiente y el otro es protegido por una capsula de resina. Los elementos son conectados en un circuito serie de manera opuesta, de tal manera que en cualquier momento los dos generen el mismo voltaje.

Transductores de Nivel v Presión Hidrostática v Medidor Manométrico v Medidor de tipo burbujeo v Medidor de presión diferencial de diafragma v Medidor Resistivo ó conductivo v Medidor Capacitivo v Medidor Ultrasónico v Medidor De radiación v Medidor laser v Medidor De radar

Transductores de Nivel v De presión Hidrostática - Manométrico o Consiste de un sensor de presión suspendido de la parte superior del tanque inmerso en el liquido, trasmitiendo la señal de 4 -20 m. A ó una señal digital. o El sensor mide la presión debida a la altura del liquido h que existe entre el nivel del tanque y el eje del instrumento.

Transductores de Nivel v De presión Hidrostática - Burbujeo Emplea un tubo sumergido en el liquido por el cual se hace burbujear aire por medio de un rotámetro con un regulador de caudal incorporado. La presión del aire en la tubería equivale a la presión hidrostática ejercida por la columna del liquido, es decir, el nivel.

Transductores de Nivel v De presión diferencial de diafragma Consiste en un diafragma en contacto con el liquido, q mide la presión hidrostática en el fondo del tanque. En un tanque abierto esta presión es proporcional a la altura del liquido en ese punto ya su peso especifico.

Transductores de Nivel v Conductivo ó Resistivo. Consiste en uno ovarios electrodos y un relé electrónico q es excitado cuando el liquido moja dichos electrodos. El liquido debe ser lo suficiente mente conductor como para excitar el circuito electrónico y así se puede discriminar la separación entre este liquido y su vapor. Se emplea como alarma o control de nivel alto y bajo on-off.

Transductores de Nivel v Capacitivo. v Mide la capacitancia del condensador formado por el electrodo sumergido en el liquido y las paredes del tanque. La capacitancia del conjunto depende del nivel del liquido. v En Fluidos no conductores se emplea un electrodo norma y la capacitancia total del sistema se compone de la del liquido, la del gas superior y la de las conexione superiores. v En los fluidos conductores, el electrodo esta aislado usualmente con teflón interviniendo las capacitancias adicionales entre el material aislante y el electrodo en la zona del liquido y el gas. v Errores por burbujas o ebullición del liquido ó vapores, aumentan o disminuyen respectivamente la constante dieléctrica del fluido, también al bajar el nivel los electrodos pueden quedar recubiertos del fluido y la capacitancia adicional q esto representa puede dar lugar a un error considerable.

Transductores de Nivel v Capacitivo. Donde: C=capacitancia en p. F E=Constante(Permitividad absoluta de espacio libre) K=Constante dieléctrica relativa al material A=área efectiva de los conductores D=Distancia entre conductores.

Transductores de Nivel v Medidor de nivel de ultrasonido. v Se basa en la emisión de un impulso ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo en la capacitancia del eco depende del nivel del tanque. v Los sensores trabajan a una frecuencia de unos 20 Khz. Frecuencia con la cual atravieza gases ó vapores.

Transductores de Nivel v Medidor de nivel de Radar. Se Basa en la emisión continua de una onda electromagnética que no es influida por la temperatura ni por la variaciones de densidad q pueden existir sobre el líquido. La onda es continua y esta modulada en alta frecuencia (Por encima de los 10 GHz), de modo q se detecta la diferencia de frecuencia entre la señal emitida ye l eco recibido. Esto recibe el nombre de FMCW (Frecuency Modulated Continuos Wave). Por tanto la diferencia de Frecuencias es proporcional al tiempo empleado por estas señales de trasmisión y retorno. Con Donde

Transductores de Nivel v Medidor de nivel de Radiación. La radiación ó medición por rayos gamma, consiste en un emisor con rayos gamma montado verticalmente en el lado del tanque y con un controlador Geiger q trasforma la radiación gamma recibida en una señal eléctrica de corriente continua. La trasmisión de rayos gamma es inversamente proporcional a la masa del liquido en el tanque, la radiación captada por el receptor es inversamente proporcional al nivel del liquido ya que el material absorbe parte de la energía emitida.

Transductores de Nivel v Medidor de nivel de laser.

Transductores de Temperatura v v v v Introducción. Termómetros Termopar Elementos Resistivos v RTD v Termistor Semiconductores Pirómetros Acústico Piezoeléctrico

Transductores de Temperatura v Introducción. Probablemente sea la temperatura es el parámetro físico más común que se mide en una aplicación electrónica, incluso en muchos casos en que el parámetro de interés no es la temperatura, ésta se ha de medir para incluir indirectamente su efecto en la medida deseada. Se mide principalmente en tres escalas de medición: v La escala de Gradaos Celsius [°C] v La escala de Grados Fahrenheit [°F] v La escala de Grados Kelvin [K]

Transductores de Temperatura v Termómetro de vidrio. Consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar. Este dispositivo es netamente indicativo y algunos de los márgenes de trabajo son los siguientes:

Transductores de Temperatura v Termómetro Bimetálico. Se basan en los distintos coeficientes de dilatación de dos metales diferentes, tales como latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel, laminados conjuntamente. Pueden ser rectas o curvas formando espirales o hélices.

Transductores de Temperatura v Termómetro de Bulbo y Capilar. Consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral, cuando la temperatura del Bulbo cambia, el gas o liquido en el bulbo se expanden y al espiral tiende a desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo. Hay 4 clases : C 1 -Termómetros actuados por liquido Alcohol y eter C 2 -Termómetros actuados por vapor Liquido volátil-presión de vapor C 3 -Termómetros actuados por gas C 4 -Termómetros actuados por mercurio

Transductores de Temperatura v Termopar. Los termopares utilizan la tensión generada en la unión de dos metales en contacto térmico, debido a sus distintos comportamientos eléctricos. Debido a que el número de electrones libres en un metal depende de la temperatura y de la composición del metal, dos metales de desigual isotermo, dan una diferencia de potencial que es una función repetible de la temperatura, El voltage resultante depende de las temperaturas, T 1 y T 2, de una manera repetible. [mayne 2003] Puesto que el termopar es básicamente un dispositivo de medida diferencial, se necesita una temperatura de referencia conocida para una de las uniones, así la temperatura de la otra unión será deducida del voltaje de salida.

Transductores de Temperatura v Termopar.

Transductores de Temperatura v Termopar.

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - RTD. Los elementos Resistivos se subdividen principalmente en: las RTD (Resistance Temperature Detector) o PT 100 basadas en la dependencia de la resistividad de un conductor con la temperatura, están caracterizadas por un coeficiente de resistividad positivo PTC (Positive Termal Coefficient). Y las NTC (Negative Termal Coefficient), que se llaman termistores y están caracterizadas por un coeficiente de temperatura negativo. El Cambio de resistencias debido a la temperatura se evidencia en casi todos los metales, pero no e todos este cambio es de forma lineal o presenta poco cambio. Los que presentan una relación lineal, se rigen por la siguiente ecuación:

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - RTD Relación no lineal en caso de necesitarla

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - RTD Los materiales candidatos a formar parte de la resistencia, deben poseer las siguientes características: • Alto coeficiente de la resistencia, ya que de este modo el instrumento de medida será muy sensible. • Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor será la variación por grado (mayor sensibilidad) • Relación lineal resistencia temperatura • Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de estirado y arrollamiento del conductor en las boninas de la sonda. • Estabilidad de las características durante la vida útil del material. [Creus 2006] En los sensores actuales el platino es casi que el unico metal usado, debido a que posee una respueta predictiva, estabilidad en sus caracteristicas con el tiempo, y durabilidad. Las RTDs de tungteno son aplicables para temperaturas cerca de los 600 C. Todas las RTDs tienen coeficientes positivos de Resistencia a la temperatura (PTCs).

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - RTD

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - Termistor es la combinación de dos palabras Térmico y resistor, este nombre es usualmente colocado a sensores fabricados de oxido-metal en forma de gotas, barras, cilindros, etc. El termistor puede ser también fabricado de silicio o germanio. Puede medir temperaturas que están referenciadas a un escala de temperatura absoluta. Se Dividen en PTC y NTC pero solo los NTC son usados debido a su exactitud. Por lo general tienen coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo cual presentan variaciones rápidas y extremadamente grandes para cambios relativamente pequeños en la temperatura.

Transductores de Temperatura v Elementos Resistivos - Termistor Otra ecuación conocida con la cual usándola de manera adecuada se puede lograr exactitud de miligrados en el rango de 0 a 70 ° es la de Steinhard y Hart: Donde b 0, b 1, b 3 son factores característicos del material de la resistencia NTC. Y S la resistencia medida. Los termistores se conectan a puentes de wheatstone convencionales o a otros circuitos digitales de medida de resistencia.

Transductores de Temperatura v Semiconductores Como ya todos Sabemos, una unión pn tal como un diodo y un transistor bipolar son altamente dependientes de la temperatura de operación. Si la unión es conectada a un generador de corriente constante, el voltaje resultante se convierte en una medida de temperatura. Tal como se ve.

Transductores de Temperatura v Semiconductores La ecuación que describe el sensor es: Corriente a través del diodo Voltaje a través de la unión Eg = energia de band gap del silicio a 0 K q = Carga del Electron K = Constante independiente de la Temperatura Típicamente, para unión trabajando a 10 μA, la pendiente de la recta que caracteriza al sensor es aproximadamente -2. 3 m. V/°C y cae cerca de los -2 m. V/°C para una corriente de operación de un 1 m. A.

Transductores de Temperatura v Pirómetros de Radiación

Transductores de Temperatura v Pirómetros ópticos - manual Se basan en la desaparición del filamento de una lámpara, al compararlo visualmente con la imagen del objeto enfocado. El operador varia la corriente de la lámpara hasta que el filamento de la misma deje de verse sobre el fondo del objeto caliente enfocado.

Transductores de Temperatura v Pirómetros infrarrojos Capta la radiación espectral del infrarrojo, invisible al ojo humano y puede medir temperaturas mayores de 700°C, donde la radiación visible emitida es significativo el rango es de 0°C hasta casi 2000 °C. La lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto examinado y la concentra e un sensor de temperatura fotorresistivo que la convierte en una señal de corriente y a través de un algoritmo interno del instrumento y de emisividad del cuerpo enfocado, la pasa a un valor de temperatura.

Transductores de Temperatura v Pirómetros fotoeléctrico ó cuánticos

Transductores de Temperatura v Pirómetros fotoeléctrico ó cuánticos

Transductores de Temperatura v Sensores de temperatura acústico Para condiciones extremas tales como rangos de temperaturas criogénicas, altos niveles de radiación adentro de reactores nucleares y muchas mas, en la cuales no es muy confiable utilizar algunos de los sensores anteriores, encuentra aplicación este transductor. El principio de operación es basado en la relación entre la temperatura del medio y la velocidad del sonido en este. Por ejemplo en un día seco a presión atmosférica normal, la relación es la siguiente: Donde v es la velocidad del sonido y T es la temperatura absoluta.

Transductores de Temperatura v Sensores de temperatura acústico • Este esta compuesto de tres componentes básicos: un trasmisor ultrasónico, un receptor ultrasónico, y un tubo sellado herméticamente y lleno de gas. • El reloj de baja frecuencia cerca a los 100 Hz habilita el trasmisor y deshabilita el receptor, el cristal piezoeléctrico se deflacta y este causa la trasmisión de una onda ultrasónica a través del tubo. El cristal receptor se habilita después que la onda llega a la superficie y convierte esta a una señal eléctrica, la cual es amplificada y enviada al circuito de control. • El circuito de control calcula la velocidad de sonido por el tiempo en que demora la onda en llegar.

Transducer performance El desempeño de un sistemas de control con su respectivo transductor, puede ser descrito por su operación estática y dinámica. Las características estáticas de un transductor son: • • Factor de escala o sensibilidad Precisión, incertidumbre, exactitud, error del sistema. Umbral, resolución, banda muerta, histéresis. Linealidad Las características dinámicas de un transductor son: • Constante de tiempo, respuesta en el tiempo, y tiempo de subida. • Sobre pico, tiempo de establecimiento y frecuencia de amortiguamiento • Respuesta en frecuencia.

Compatibilidad y carga del transductor v Se trata de la correcta escogencia del transductor conforme el medio a medir lo requiera, es decir, con el objetivo que este tenga una correcta operación y por lo tanto una correcta señal de salida que no llegase a alterar el controlador. v Como ejemplo de mala escogencia, se podría tratar de medir el nivel de un tanque con hierro liquido, con un transductor que requiriera contacto con el fluido. v En cuanto a la carga que presenta el transductor a la salida se debe tener especial cuidado, ya que al conectarlo al controlador la señal del transductor se podría ver reducida en gran medida ya sea en magnitud, fase o en frecuencia y alterar el valor medido.

Bibliografia • Creus Sole, Antonio “Instrumentación industrial” Alfaomega Grupo editor, septima edición, 2006 • Bishop, Robert H. (Editor in Chief), "The Mechatronics Handbook", ISA - The Instrumentation, Systems, and Automation Society, CRC Press, The University of Texas at Austin, Texas, 2002. • Fraden, J. , "Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications", Fourth Edition, Springer, 2010. • Pallas-Areny, Ramon, “Sensors and signal conditioning”, Second edition, John Wiley & Sons, Inc. , 2001.