Fundamentos de METROLOGIA cientfica e industrial 4 O

Fundamentos de METROLOGIA científica e industrial 4 O Sistema de Medição www. labmetro. ufsc. br/livro. FMCI

Definições q Instrumento de medição: o q Dispositivo utilizado para realizar medições, individualmente ou associado a um ou mais dispositivos suplementares. Sistema de medição: o Conjunto de um ou mais instrumentos de medição e frequentemente outros dispositivos, compreendendo, se necessário, reagentes e insumos, montado e adaptado para fornecer informações destinadas à obtenção dos valores medidos, dentro de intervalos especificados para grandezas de tipos especificados. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 2/41

Fundamentos de METROLOGIA científica e industrial 4. 1 Métodos básicos de medição www. labmetro. ufsc. br/livro. FMCI

Método da comparação o O valor do mensurando é determinado comparando-o com um artefato cujo valor de referência é muito bem conhecido. 0 conjunto de medidas materializadas Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 4/41

Definição q Medida materializada: o o Instrumento de medição que reproduz ou fornece, de maneira permanente durante sua utilização, grandezas de um ou mais tipos, cada uma com um valor designado. São exemplos: massas-padrão; resistor elétrico padrão; bloco-padrão; um material de referência. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 5/41

Método da indicação q Mostram um número proporcional ao valor do mesurando. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 6/41

Medição diferencial q A pequena diferença entre o mensurando e uma medida materializada é indicada. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 7/41

Medição diferencial relógio comparad or 0 0 d d coluna padrão peça base Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 8/41

Medição diferencial medição zeragem Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 9/41

Análise comparativa característica velocidade de medição facilidade de automação estabilidade com tempo custo indicação muito rápido muito fácil instável comparaçã diferencial muitoolento rápido muito difícil muito fácil muito estável moderado a elevado moderado elevado muito usada na indústria Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 10/41

Fundamentos de METROLOGIA científica e industrial 4. 2 Módulos básicos de um sistema de medição www. labmetro. ufsc. br/livro. FMCI

Módulos básicos de um SM sistema de medição transdut or e/ou sensor mensuran do • em contato com o mensurando • transformaçã o de efeitos físicos • sinal fraco unidade de tratamen to do sinal • amplifica potência do sinal do transdutor • pode processar o sinal dispositiv o mostrador ou registrado r indicaç ão ou registro • torna o sinal perceptível ao usuário • pode indicar ou registrar o sinal Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 12/41

Dispositivos registradores Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 13/41

Módulos de um SM transdutor d dispositivo mostrador F Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 14/41

Módulos de um SM transdutor D dispositivo mostrador A unidade de tratamento de sinais (amplificação) F Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 15/41

Módulos de um SM ID N PW A 14, 5 N B F Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 16/41

Módulos de um SM força deslocament o sinal de medição mola sensor N/B transdutor indutância PW tensão A TENSÃO ID indicação unidade de tratamento do sinal dispositivo mostrador Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 17/41

Fundamentos de METROLOGIA científica e industrial 4. 3 Características metrológicas dos sistemas de medição www. labmetro. ufsc. br/livro. FMCI

Quanto ao intervalo de utilização. . . q Intervalo de indicação o Conjunto de valores compreendido entre duas indicações extremas. intervalo de indicação 4 dígitos Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 19/41

Quanto ao intervalo de utilização. . . q Intervalo nominal de indicações: o q Intervalo de indicações ativas selecionado pelo usuário Intervalo de medição: o Conjunto de valores de grandezas do mesmo tipo que pode ser medido por um dado instrumento de medição ou sistema de medição com incerteza instrumental específica, sob condições determinadas. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 20/41

Intervalos nominais de indicação 0 a 1000 V 0 a 20 V Exemplo 3½ dígitos 0 a 2 V 0 a 200 m. V Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 21/41

Quanto à indicação. . . q Valor de uma divisão (da escala) o 0 diferença entre os valores da escala correspondentes à duas marcas sucessivas. 1 2 3 4 Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 22/41

Quanto à indicação. . . q Resolução o é a menor variação da grandeza medida que causa variação perceptível na indicação correspondente. Nos instrumentos digitais é igual ao incremento digital Nos instrumentos analógicos pode ser: • • VD VD/2 VD/5 VD/10 Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 23/41

Quanto à indicação. . . q Resolução de instrumentos digitais 4, 0 indicação (g) 3, 0 2 1 4 3 0 g resolução 1, 0 quantidade de café (g) 0, 0 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 6, 0 Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 24/41

Relação estímulo/resposta q Sensibilidade (constante): A B d (mm) 40 0 mm 4 mm 0 mm B indicação 400 N grandeza 40 mm 400 N Sb. A = 0, 01 mm/N A 4 0 F (N) 400 Sb. B = 0, 10 mm/N Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 25/41

Relação estímulo/resposta § Sensibilidade (variável): indicador do volume de combustível de um Fusca 2 ângulo do ponteiro 1 volume 1/4 1/2 1/1 Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 26/41

Relação estímulo/resposta y x 0 0 x estímulo erro de histerese laço de histerese Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 27/41

Relação estímulo/resposta § Tempo de resposta: resposta estímulo tolerância tempo de resposta Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 28/41

Quanto ao erro de medição. . . q Tendência o q Estimativa do erro sistemático obtida pela diferença entre a média de repetidas indicações e um valor de referência Correção o o Constante que, somada à indicação, compensa os erros sistemáticos É numericamente igual à tendência instrumental com sinal trocado. C = -Td Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 29/41

Quanto a erros de medição. . . q Precisão (de medição) o o o Grau de concordância entre indicações ou valores medidos obtidos por medições repetidas no mesmo objeto, ou em objetos similares, sob condições especificadas. A precisão de medição é um parâmetro quantitativo relacionado aos erros aleatórios. É expressa numericamente por indicadores de incerteza como, por exemplo, o desvio-padrão Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 30/41

Quanto a erros de medição. . . q Exatidão (de medição) o o o Grau de concordância entre um valor medido e o valor verdadeiro do mensurando. É um parâmetro apenas qualitativo relacionado com os erros aleatórios e erros sistemáticos. Um sistema de medição com grande exatidão quase não apresenta erros. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 31/41

Quanto ao erro de medição. . . q Precisão (de medição) o Pode ser determinada em condições de repetibilidade, quando envolve: • o mesmo procedimento de medição • o mesmo operador • o mesmo sistema de medição e utilizado nas mesmas condições de operação • o mesmo local de medição • e medições repetidas no mesmo objeto, ou em objetos similares em curtos intervalos de tempo. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 32/41

Quanto ao erro de medição. . . q Precisão (de medição) o Pode ser determinada em condições de reprodutibilidade quando envolve: • • diferentes princípios de medição diferentes métodos de medição operadores distintos diferentes sistemas de medição uso de distintos padrões de referência diferentes locais para realização das medições distintas condições de utilização e distintos momentos em que as medições são efetuadas Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 33/41

Quanto ao erro de medição. . . q Erro de linearidade resposta reta MMQ d 1 d 2 EL = máx(d 1, d 2) estímulo Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 34/41

Quanto ao erro de medição. . . q Estabilidade o o q A estabilidade expressa a aptidão de um sistema de medição em manter inalteradas suas características metrológicas, geralmente ao longo do tempo ou em função de uma grandeza de influência. Exemplo: o zero de um modelo de balança eletrônica pode variar até ± 0, 5 g a cada 24 h. Deriva o o O termo deriva é preferível para descrever a taxa de variação de uma característica que ocorre de maneira lenta e uniforme com o tempo ou em função de outra grandeza de influência. Exemplo: o valor da resistência de um resistor-padrão que aumenta 0, 002 Ω a cada kelvin de aumento na temperatura ambiente possui deriva de 0, 002 Ω/K. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 35/41

Relação estímulo/resposta q Curva de Calibração resultado T (°C) F (N) d (mm) indicação R ( ) indicação Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 36/41

Relação estímulo/resposta q Diagrama de Calibração resultado T (°C) F (N) d (mm) indicação R ( ) indicação Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 37/41

Quanto ao erro de medição. . . § Erro máximo: Emáx Erro Re Td Re Indicação - Emáx Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 38/41

Fundamentos de METROLOGIA científica e industrial 4. 4 Representação absoluta e relativa www. labmetro. ufsc. br/livro. FMCI

Representação absoluta q Parâmetros expressos na unidade do mensurando: o o o q Emáx = 0, 003 V P = 1, 5 K Sb = 0, 040 mm/N É de percepção mais fácil. Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 40/41

Representação relativa ou fiducial q Parâmetro é expresso como um percentual de um valor de referência o Em relação ao valor final de escala (VFE) • Emáx = 1% do VFE • EL = 0, 1% (do VFE) o o q Em relação à faixa de indicação Em relação ao valor nominal (medidas materializadas) Facilita comparações entre SM com intervalos de medição distintos Capítulo 4 – O Sistema de Medição - 41/41