O Sistema de Medição

Definições Neste texto: Instrumento de medição tem sido preferido para denominar sistemas de medição de pequeno porte, portáteis e encapsulados em uma única unidade. Sistemas de medição tem sido usado genericamente para abranger desde medidores simples e compactos até os grandes e complexos. Metrologia – UFPR (slide 2)

Métodos básicos de medição

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 Metrologia – UFPR (slide 4)

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; um bloco-padrão; um material de referência. Metrologia – UFPR (slide 5)

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

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

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

Padrão Medição diferencial zeragem medição Metrologia – UFPR (slide 9)

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)

Módulos básicos de um sistema de medição

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)

Dispositivos registradores Metrologia – UFPR (slide 13)

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

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

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

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 Metrologia – UFPR (slide 17)

Características metrológicas dos sistemas de medição

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)

Quanto à faixa de utilização... Faixa nominal faixa ativa selecionada pelo usuário. Metrologia – UFPR (slide 20)

Exemplo (multímetro) Faixas nominais 3 ½ dígitos 0 a 1000 V 0 a 200 V 0 a 200 mV Metrologia – UFPR (slide 21)

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 220 mm FM = 0 a 150 mm Metrologia – UFPR (slide 22)

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 Metrologia – UFPR (slide 23)

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 Metrologia – UFPR (slide 24)

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 Metrologia – UFPR (slide 25)

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

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 Metrologia – UFPR (slide 27)

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 Metrologia – UFPR (slide 28)

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

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

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

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

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

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

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

Quanto ao erro de medição ... Tendência estimativa do erro sistemático Correção constante que, somada à indicação, compensa os erros sistemáticos Metrologia – UFPR (slide 36)

Quanto ao erro de medição ... Repetitividade faixa dentro da qual é esperado o erro aleatório em medições repetidas realizadas nas mesmas condições. Reprodutibilidade faixa dentro da qual é esperado o erro aleatório em medições repetidas realizadas em condições variadas. Metrologia – UFPR (slide 37)

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

Quanto ao erro de medição ... Erro máximo: Emáx - Emáx Erro Indicação Re Es Re Metrologia – UFPR (slide 39)

Quanto a erros de medição ... Precisão e exatidão são termos apenas qualitativos. Não podem ser associados a números. Precisão significa pouca dispersão. Está associado ao baixo nível de erros aleatórios. Exatidão é sinônimo de “sem erros”. Um sistema de medição com grande exatidão apresenta pequenos erros sistemáticos e aleatórios. Metrologia – UFPR (slide 40)

Representação absoluta e relativa

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)

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 Metrologia – UFPR (slide 43)

Calibração de Sistema de Medição

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 Metrologia – UFPR (slide 45)

O que é calibração? E para que serve?

Calibração condições estabelecidas sistema de medição padrão indicação X valor verdadeiro Metrologia – UFPR (slide 47)

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. Metrologia – UFPR (slide 48)

Padrão É uma medida materializada, instrumento de medição, material de referência ou sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência. Metrologia – UFPR (slide 49)

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. Metrologia – UFPR (slide 50)

Verificação, Ajuste e Regulagem

Verificação Definição: Exemplos: 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. Metrologia – UFPR (slide 52)

Ajuste Definição: Exemplos: Operação corretiva destinada a fazer com que um instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. 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. Metrologia – UFPR (slide 53)

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 Metrologia – UFPR (slide 54)

Bibliografia Albertazzi, A., Souza, A. R. “FUNDAMENTOS METROLOGIA CIENTIFICA E INDUSTRIAL”. 407p., Editora Manole, 2008. Guia para Expressão da Incerteza de Medição (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement - ISO GUM) – Inmetro, 2003 SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES http://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/Si.pdf VIM 2008 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIA http://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/VIM_2310.pdf