O Sistema de Medição.

Apresentação em tema: "O Sistema de Medição."— Transcrição da apresentação:

1 O Sistema de Medição

2 Definições Segundo VIM 2012:
Instrumento de medição: dispositivo utilizado para realizar medições, individualmente ou associado a um ou mais dispositivos suplementares. Sistemas de medição: 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 naturezas especificadas.

3 Métodos básicos de medição

4 medidas materializadas
Método da comparação O valor do mensurando é determinado comparando-o com um artefato cujo valor de referência é muito bem conhecido. medidas materializadas

5 Definição Medida materializada:
Dispositivo destinado a reproduzir ou fornecer, de maneira permanente durante seu uso, um ou mais valores conhecidos de uma dada grandeza. São exemplos: massas-padrão; resistor elétrico padrão; bloco-padrão; um material de referência.

6 Método da indicação Mostram um número proporcional ao valor do mensurando. Metrologia – UFPR (slide 6)

7 Medição diferencial A pequena diferença entre o mensurando e uma medida materializada é indicada. Metrologia – UFPR (slide 7)

8 Medição diferencial relógio comparador d d coluna peça peça padrão
relógio comparador d d coluna peça peça padrão padrão base Metrologia – UFPR (slide 8)

9 Medição diferencial medição zeragem Padrão
Exemplo: Medição de pistão com LVDT - Linear Variable Differential Transformer ou Transformador Diferencial Variável Linear medição zeragem

10 muito usada na indústria
Análise comparativa característica indicação comparação diferencial velocidade de medição muito rápido muito lento rápido facilidade de automação muito fácil muito difícil estabilidade com tempo instável muito estável custo moderado a elevado elevado moderado muito usada na indústria Metrologia – UFPR (slide 10)

11 Módulos básicos de um sistema de medição

12 Módulos básicos de um SM
sistema de medição transdutor e/ou sensor unidade de tratamento do sinal dispositivo mostrador ou registrador indicação ou registro mensurando em contato com o mensurando transformação de efeitos físicos sinal fraco amplifica potência do sinal do transdutor pode processar o sinal torna o sinal perceptível ao usuário pode indicar ou registrar o sinal Metrologia – UFPR (slide 12)

13 Dispositivos registradores
Metrologia – UFPR (slide 13)

14 Módulos de um SM transdutor dispositivo mostrador d F
Metrologia – UFPR (slide 14)

15 unidade de tratamento de sinais
Módulos de um SM F transdutor D A dispositivo mostrador unidade de tratamento de sinais Metrologia – UFPR (slide 15)

16 Módulos de um SM F 14,5 N ID N PW A B Metrologia – UFPR (slide 16)

17 Módulos de um SM sensor força deslocamento indutância tensão TENSÃO
indicação transdutor sinal de medição mola N/B PW unidade de tratamento do sinal A dispositivo mostrador ID

18 Características metrológicas dos sistemas de medição

19 Quanto à faixa de utilização...
Faixa de indicação (FI) intervalo compreendido entre o menor e o maior valor que pode ser indicado. faixa de indicação Metrologia – UFPR (slide 19)

20 Quanto à faixa de utilização...
Faixa nominal faixa ativa selecionada pelo usuário.

21 Exemplo (multímetro) Faixas nominais 0 a 1000 V 0 a 200 V 0 a 20 V
0 a 200 mV Metrologia – UFPR (slide 21)

22 Quanto à faixa de utilização...
Faixa de medição faixa de valores do mensurando para a qual o sistema de medição foi desenhado para operar. Paquímetro mecânico FI = 0 a 200 mm FM = 0 a 150 mm Metrologia – UFPR (slide 22)

23 Quanto à indicação ... Valor de uma divisão (da escala) (VD)
diferença entre os valores da escala correspondentes à duas marcas sucessivas. 1 2 3 4

24 Incremento digital (ID)
Quanto à indicação ... Incremento digital (ID) 1,0 quantidade de açúcar (g) indicação (g) 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 0,0 4 3 2 1 incremento digital g

25 Quanto à indicação ... Resolução (R)
é a menor diferença entre indicações que pode ser significativamente percebida Nos instrumentos digitais é igual ao incremento digital Nos instrumentos analógicos pode ser: VD VD/2 VD/5 VD/10

26 Relação estímulo/resposta
Curva característica de resposta Termorresistor estímulo resposta T (°C) R () estímulo resposta F (N) d (mm)

27 Relação estímulo/resposta
Sensibilidade (constante): A B 4 mm 400 N 0 mm 40 mm 400 N 0 mm F (N) d (mm) 400 40 4 B  resposta  estímulo A SbA = 0,01 mm/N SbB = 0,10 mm/N

28 Relação estímulo/resposta
Sensibilidade (variável): indicador do volume de combustível de um Fusca fração do volume total deslocamento do ponteiro (mm) 1/4 1/2 1/1 2 1

29 Relação estímulo/resposta
y y x x Metrologia – UFPR (slide 29)

30 Relação estímulo/resposta
y y x x Metrologia – UFPR (slide 30)

31 Relação estímulo/resposta
y y x x Metrologia – UFPR (slide 31)

32 Relação estímulo/resposta
y y x x Metrologia – UFPR (slide 32)

33 Relação estímulo/resposta
y y x x Metrologia – UFPR (slide 33)

34 Relação estímulo/resposta
y erro de histerese y x x laço de histerese Metrologia – UFPR (slide 34)

35 Relação estímulo/resposta
Tempo de resposta: resposta tolerância tempo de resposta estímulo tempo Metrologia – UFPR (slide 35)

36 Quanto ao erro de medição ...
Tendência estimativa do erro sistemático Correção constante que, somada à indicação, compensa os erros sistemáticos

37 Quanto ao erro de medição ...
Repetibilidade de medição: Precisão de medição em medições repetidas realizadas nas mesmas condições. Reprodutibilidade de medição: Precisão de medição em medições repetidas realizadas em condições variadas.

38 Quanto ao erro de medição ...
Erro de linearidade d1 d2 resposta reta MMQ EL = máx(d1, d2) estímulo

39 Quanto ao erro de medição ...
Erro máximo: Emáx - Emáx Erro Indicação Re Es Re

40 Precisão de Medição e Exatidão de Medição
Quanto a erros de medição ... Precisão de Medição e Exatidão de Medição São parâmetros qualitativos associados ao desempenho de um sistema. Precisão de Medição: Grau de concordância entre indicações ou valores medidos, obtidos por medições repetidas, no mesmo objeto ou em objetos similares, sob condições especificadas. Um sistema com ótima precisão repete bem, com pequena dispersão. Exatidão de Medição: Grau de concordância entre um valor medido e um valor verdadeiro dum mensurando. Um sistema com excelente exatidão praticamente não apresenta erros.

41 Representação absoluta e relativa

42 Representação absoluta
Parâmetros expressos na unidade do mensurando: Emáx = 0,003 V Re = 1,5 K Sb = 0,040 mm/N É de percepção mais fácil. Metrologia – UFPR (slide 42)

43 Representação relativa ou fiducial
Parâmetro é expresso como um percentual de um valor de referência Em relação ao valor final de escala (VFE) Emáx = 1% do VFE EL = 0,1% (do VFE) Em relação à faixa de indicação Em relação ao valor nominal (medidas materializadas) Facilita comparações entre SM distintos

44 Calibração de Sistema de Medição

45 Motivação Posso confiar no que o sistema de medição indica? CALIBRAÇÃO
resultado da medição definição do mensurando procedimento de medição condições ambientais sistema de medição operador Posso confiar no que o sistema de medição indica? CALIBRAÇÃO

46 O que é calibração? E para que serve?

47 Calibração condições estabelecidas sistema de medição padrão indicação
X valor verdadeiro

48 Calibração É o conjunto de operações que estabelece, sob condições especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes das grandezas estabelecidos por padrões.

49 Padrão de Medição Realização da definição de uma dada grandeza, com um valor determinado e uma incerteza de medição associada, utilizada como referência.

50 Padrão de Medição EXEMPLO 1: Padrão de medição de massa de 1 kg com uma incerteza-padrão associada de 3 μg. EXEMPLO 2: Resistor-padrão de 100 Ω com uma incerteza-padrão associada de 1 μΩ. EXEMPLO 3: Bloco Padrão com valor nominal de 100 mm com uma incerteza-padrão associada de 50 nm.

51 Resultados da calibração ...
... podem determinar: Valor do mensurando. Correções a serem aplicadas no SM. Efeitos das grandezas de influência. Comportamento em condições especiais ou adversas. São sempre apresentados na forma de um relatório e/ou um certificado.

52 Verificação, Ajuste e Regulagem

53 Verificação Definição: Exemplos:
Fornecimento de evidência objetiva de que um dado item satisfaz requisitos especificados. É uma calibração simplificada que visa testar se um sistema de medição, ou medida materializada, está em conformidade com uma dada especificação. Exemplos: Taxímetro, bomba de combustível, balança de supermercado.

54 Ajuste Definição: Conjunto de operações efetuadas num sistema de medição, de modo que ele forneça indicações prescritas correspondentes a determinados valores de uma grandeza a ser medida. O ajuste pode ser automático, semi-automático ou manual. É normalmente efetuado por técnico especializado. Exemplos: Ajuste do zero de um manômetro Ajuste do fator de amplificação de um medidor de forças elétrico.

55 Regulagem Definição: Exemplo:
A regulagem é um ajuste, empregando somente os recursos disponíveis no sistema de medição para o usuário. É normalmente efetuados pelo usuário comum. Exemplo: A tara (zeragem) de uma balança eletrônica usando um botão apropriado para tal

56 Bibliografia Albertazzi, A., Souza, A. R. “Fundamentos Metrologia Cientifica e industrial”. 407p., Editora Manole, Guia para Expressão da Incerteza de Medição (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement - ISO GUM) – Inmetro, 2003 Vocabulário Internacional de Metrologia: Conceitos fundamentais e gerais e termos associados (VIM 2012). Duque de Caxias, RJ : INMETRO, p. Sistema Internacional de Unidades : SI. — Duque de Caxias, RJ: INMETRO/CICMA/SEPIN, p.