O que MEDIO?Existem vrias respostas para essa questo. Para o VIM medio um:Conjunto de operaes que tem por objetivo determinar um valor de uma grandezaOutra definio muito comum diz que Medir a caracterizao de uma grandeza fsica ou qumica por um valor numrico, expresso em uma dada unidade.

ETAPAS DA MEDIOCom base em qualquer desses significados percebe-se que o processo de medir envolve 4 etapas:A definio do que vai ser medido (mensurando).A definio do critrio para realizar a medio (escolha da escala).A leitura do valor indicado (valor de posio na escala).A interpretao do resultado.

ESCALAA escala ser o foco da primeira parte do curso.A escolha da escala pressupe antes de tudo, a existncia da prpria escala. As escalas empregadas atualmente na indstria e no comercio de todo mundo so aquelas estabelecidas pela Conferncia Geral de Pesos e Medidas.

ESTRUTURA METROLGICAConveno do MetroAutoriza a CGPM, o CIPM e o BIPM a agirem sobre questes da metrologia mundial.Estabelece uma estrutura organizacional permanente para que os estados membros possam agir em questes relacionadas as unidades de medidas.CGPM (Conferncia Geral de Pesos e Medidas)Formada com participao de representantes dos estados membros analisa e decide sobre as propostas encaminhadas pelo CIPMCIPM (Comit Internacional de Pesos e Medidas)Objetiva assegurar a uniformidade das unidades de medidas no mundo todo e elabora propostas neste sentido a serem encaminhadas CGPM.BIPM (Bureau Internacional de Pesos e Medidas) ....

TRATADO DO METROConveno do Metro(tem 51 estados membros)Conferncia Geral de Pesos e Medidas (Rene-se a cada 4 anos,. Composta pelos delegados dos estados membros)Comit Internacional de Pesos e Medidas (composto por 18 membros. Supervisiona o BIPM. Rene-se anualmente)Tratado diplomtico de 1875Governos dos estados membrosOrganizaes internacionaisInstitutos Metrolgicos NacionaisComits Consultivos (10 comits consultivos apoiam o CIPM nos assuntos que lhes competem)Bureau Internacional de Pesos e Medidas(centro internacional de metrologia com laboratrios em Sevres)MRAor

INTERCOMPARAES Instituto metrolgico Nacional (NMI) participante de comparaes chaves no CIPM Instituto metrolgico Nacional participante de comparaes chaves no CIPM e nas organizaes metrolgicas regionais (RMO) NMI participante de comparaes chavesNMI participante de comparaes chaves em andamento no BIPM.NMI participante de comparaes bilateraisOrganizao Internacional signatria de Acordos Metrolgicos Regionais (MRA).

INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAO E QUALIDADE INDUSTRIAL

Autarquia federal, vinculada ao Ministrio do Desenvolvimento, Indstria e Comrcio Exterior.Atribuies e competncias:Desenvolver atividades de pesquisa bsica e aplicada em reas crticas da metrologia.Prover o pas de padres metrolgicos primrios, estruturar e gerenciar o sistema de referncias metrolgicas brasileiras e assegurar rastreabilidade aos padres metrolgicos das redes brasileiras delaboratrios credenciados.Coordenar a Rede Brasileira de Laboratrios de Calibrao (RBC), a Rede Brasileira de Laboratrios de Ensaios (RBLE) e a Rede Nacional de Metrologia Legal (RNML).

RMMGOrganizao pblica de direito privado constituda por laboratrios especializados.Objetivos:estimular e promover o desenvolvimento da prestao de servios de ensaio e calibrao, fomentar a cultura metrolgica em Minas Gerais, buscando garantir a qualidade dos produtos e aprimoramento tecnolgico da Indstria no Estado.

QUESTES DE CONTROLEA respeito da estrutura metrolgica construda a partir do Tratado do Metro:Faa um contraste entre o papel da Conferncia Geral de Pesos e Medidas com o do Comit Geral de Pesos e Medidas.Anlise a funo do BIPM na atual estrutura metrolgica, considerando que j no mais necessrio ter um guardio para padres de unidades tais como para o segundo, para o metro, etc.Quem controla a metrologia?Qual a posio (no topo da hierarquia?) na estrutura metrolgica e a situao (respondem a algum orgo?) das organizaes metrolgicas nacionais como o INMETRO?

SISTEMA DE UNIDADESUnidades de medidas so usadas para atribuir valor s grandezas fsicas.Um sistema de unidades um conjunto de regras que determina como a unidade de cada grandeza usada determinada de maneira consistente.O Sistema Internacional de Unidades - SI - foi oficialmente criado em 1960.O SI diferencia-se em duas classes:unidades bsicas unidades derivadas.

UNIDADES BSICAS DO SI

PRIVATEUnidade

Grandeza

Smbolo

metro

comprimento

m

kilograma

massa

kg

segundo

tempo

s

ampere

corrente eltrica

A

kelvin

temperatura termodinmica

K

mol

quantidade de substncias

mol

candela

intensidade luminosa

cd

A figura mostra que as unidades bsicas do SI esto ligadas grandezas mensurveis atravs de constantes fsicas universais e fundamentais.Constantes fsicasIncerteza de medio

TERMOS METROLGICOSOs termos definio, realizao e representao possuem significados especficos e distintos em metrologia:Definio uma declarao exata acerca do que a unidade do S.I.RealizaoFeita por um objeto fsico, cujos objetos observveis mais se aproximam da definio dada pelo S.I. para a referida unidade.O volt, definido como a potncia dividida pela corrente eltrica, realizado por um experimento que compara a potncia eltrica com a mecnica por meio de uma balana de fora.RepresentaoO significado aqui o de se fazer passar pela unidade.Ao invs de realizar a unidade, que um processo elaborado, difcil e caro, a representao feita para oferecer alguma vantagem clara:Dispositivos so mais simples e/ou de custos mais baixos.Reprodutibilidade mais fcilExemplos: representao do volt: clulas eletroqumicas, Pilha de Josephson.

O AMPRE (A) uma corrente constante que, se mantida entre dois condutores paralelos de comprimento infinito, seo transversal desprezvel e distanciados de um metro no vcuo, iria produzir entre os condutores uma fora igual de 2x10-7 Newton/m.O ampre no muito adequado para reproduo da unidade de corrente.

REALIZAO DO AMPREO Ampre ainda realizado com base na fsica clssica.A figura mostra a balana de Watt.Neste experimento, a massa e a bobina so suspensos da balana. A bobina colocada em um campo magntico com densidade de fluxo B, no qual um gradiente vertical de fluxo (/z) existe.A fora gravitacional na massa m balanceada por uma igual e oposta fora na bobina que aparece ao fazer passar por ela uma corrente I.

GRANDEZAS DERIVADASVolt a diferena de potencial eltrico entre dois pontos de um fio condutor transportando uma corrente constante de 1 A, quando a potencia dissipada entre esses dois pontos for de 1W.

Ohm a resistncia eltrica entre dois pontos de um condutor, quando uma diferena de potencial constante de 1V, aplicada entre dois pontos, produz uma corrente de 1A, sendo que o condutor no fonte de nenhuma fora eletromotriz (f.e.m)

GRANDEZAS DE REFERNCIAAlguns processos modernos demandam medies com reprodutibilidade que excede a incerteza de realizao da grandeza eltrica associada do S.I. Para esses casos foram desenvolvidos artefatos ou experimentos que geram tenses (ou resistncias) estveis e reprodutveis a um nvel de fraes de ppms.Esses experimentos representam mas no realizam - a respectiva unidade do S.I. e funcionam como uma espcie de referncia estvel para a grandeza realizada.

METROLOGIA CONVENCIONAL x QUNTICAMetrologia convencionalO eletromagnetismo permitiu a construo do volt, de balanas de corrente e de watt e do capacitor calculvel, os quais podem fornecer valores de exatido bastante elevada para a tenso, corrente, capacitncia e resistncia.Os experimentos assim elaborados so de difcil reproduo e caros e somente um nmero reduzido de rgos so capazes realiza-los.Metrologia qunticaAs descobertas do efeito Josephson e do efeito Hall-Quntico, embora no tenham nenhuma relao com a definio das unidades do S.I, abriram possibilidades de se obter representaes de grande estabilidade para as unidades eltricas.

Fenmeno quntico que aparece em um dispositivo composto por 2 supercondutores e separados por uma fina barreira isolante (juno).Uma juno de Josephson apresenta valores precisos de tenso entre seus terminais, desde que seja:resfriada a uma temperatura 4 K epolarizada por uma corrente contnua eexposta a uma radiao na faixa das micro-ondas (f=9,5946537 GHz). A caracterstica V x I apresenta degraus de tenso constante.EFEITO JOSEPHSON

EFEITO JOSEPHSON

VOLT DE REFERNCIA

PILHA DE JOSEPHSONVrias clulas colocadas em srie.a) ilustrao.b) esquemtico.Junes de Josephson conectados em srie ( arranjo de Josephson) produzem degraus muito precisos de tenso de 1V e 10 volts.

A pilha de Josephson no o Volt-padro.(O Volt-padro continua definido com base na fsica clssica)

Ela uma representao deste padro, que se notabiliza por apresentar elevada estabilidade de longo prazo.

EFEITO HALL-QUNTICOObservado em um gs de eletrons bidimensional, em temperaturas muito baixas (< 1K), submetido a campos eletromagnticos muito intensos (B>15T)Esse gs bi-dimensional pode ser produzido em um Mosfet ou em uma hetero-estrutura de GaAs/AlGaAsMedindo-se (VH x B), respectivamente a tenso de Hall e a densidade de campo magntico, plats de tenso constante podem ser observados.Nos plats a resistncia RH quantizada :

A figura mostra os plats onde a resistncia constanteO CIPM estabeleceu que a resistncia no plat 1 vale:A incerteza de cerca de 2x10-7, que cerca de 100 vezes maior do que a que pode ser obtida com o padro qunticoOHM DE REFERNCIA

A Resistncia de Hall Rk-90 no o Ohm-padro.

(O Ohm padro continua definido com base na fsica clssica)

Rk-90 uma representao deste padro que se notabiliza por apresentar elevada estabilidade de longo prazo..

PADRES SECUNDRIOSNormalmente, nos laboratrios de calibrao so usados padres secundrios, de menor custo, mas maior incerteza.Padres construdos com componentes de estado slido:Amplificador com dido zener integrado.Didos zener com compensao de temperatura.

AMPLIFICADOR COM ZENEREquipamento Fluke com 4 mdulos contendo padro de tenso contnua para 10 volts (0,3ppm) e 1,018 volts (0,8ppm).Circuito eltrico do amplificador com dido zener integrado.

TRANSFERNCIA DC-ACPara a calibrao de instrumentos CA, com rastreabilidade ao Volt de Referncia da pilha de Josephson, dois esquemas podem ser usados:Fonte de tenso sintetizada digitalmente.Padro trmico de transferncia.Princpio da transferncia DC_ACUm sinal AC definido pelo valor eficaz (RMS) da onda senoidal.Ento, possvel comparar uma tenso AC com outra DC por meio da potncia.

QUESTES DE CONTROLEExplique a diferena de significado dos termos definio e realizao da grandeza. Quais as conseqncias de no se conseguir que para a realizao do Ampre, por exemplo, os condutores no tenham comprimento infinito, seo transversal desprezvel, etc. ?O Volt e o Ohm definidos com base nos padres qunticos so denominados respectivamente de Volt de referncia e Ohm de referncia. Como no ouve nenhuma mudana recente na definio de unidades bsicas ou derivadas do S.I. explique a insero dessas duas grandezas no sistema internacional de unidades e o seu uso para calibrao de padres. Atualmente, verifica-se um grande esforo para se obter arranjos de clulas de Josephson, de tal forma a se produzir as pilhas de Josephson. Qual vantagem da pilha sobre uma nica clula em termos de padres de tenso?

VOCABULRIO METROLGICOErroResultado de uma medio menos o valor verdadeiro do mensurando. um conceito idealizado. No pode ser conhecido exatamente.componente aleatria e componente sistemtica.Desvio/Discrepncia/Tendncia (erro) a diferena entre o valor verdadeiro convencional e o valor medido.

VOCABULRIO METROLGICOIncertezaParmetro associado ao resultado de uma medio que caracteriza a disperso dos valores atribudos a um mensurandoO parmetro pode ser, por exemplo, um desvio padro ou a metade do intervalo para um nvel de confiana estabelecido;A incerteza compreende, em geral, muitos componentes:incerteza tipo-AEstimada com base na distribuio estatstica dos resultados das sries de medies e pode ser caracterizada pelo desvio padro experimental.incerteza do tipo-BAvaliada por meio de distribuio de probabilidade assumida, baseadas na experincia ou em outras informaes.

VOCABULRIO METROLGICOPreciso uma medida da repetitividade (ou consistncia) de uma srie de medidasAlm da repetitividade, a preciso deve considerar tambm o nmero de algarismos significativos com os quais uma medida feitaExemplo: fo=999.764 Hz freqncia de um oscilador fc= 1,0 MHz contador mede consistentemente.alvoAlta repetitividadealvoBaixa repetitividade (disperso)

VOCABULRIO METROLGICOExatido o grau de concordncia entre o resultado de uma medio e o valor verdadeiro do mensurando.Obs.:Exatido um conceito qualitativo;O atributo exato aplicado a uma medida, em geral, implica tambm preciso. Porm no existe nenhum compromisso rgido quanto a isso.O termo preciso no deve ser utilizado com o significado de exatido.Exatido uma medida de erro e no de incerteza.alvoalvod

CONCEITOSO processo de globalizao das economias nacionais tem produzido importantes conseqncias para as reas de metrologia, padronizao, teste e garantia da qualidade de produtos e processos.Uma das conseqncias o amplo reconhecimento da relevncia das medies para o processo de tomada de deciso sobre qualidade de produtos e processos. tambm reconhecido que as informaes sobre as grandezas resultantes dos processos de medies, raramente podem ser consideradas completas.Por esta razo, a confiana nas medies possvel somente se for feita a avaliao quantitativa e confivel de sua qualidade, atravs da determinao de sua incerteza.

TOLERNCIA E CONFORMIDADERepresentao grfica das especificaes de instrumentos de medio.Valor nominal o valor informado pelo fabricante.Lie limite inferior especificado o valor mnimo que o instrumento pode apresentar.Lse - limite superior especificado o valor mximo que o instrumento pode apresentar.Valor verdadeiro (da grandeza)valor consistente com a definio de uma grandeza particularvalor que seria obtido em uma medio perfeita, por natureza, indeterminado.Valor verdadeiro convencionalValor atribudo a uma grandeza especfica e aceito s vezes por conveno como tendo uma incerteza apropriada para uma dada finalidade.

TOLERNCIA E CONFORMIDADECasos exemplos:Primeiro exemplo1a medida de valor 9,88 V.2a. medida de valor 9,91 V.Produto aceitvel?Segunda exemploTodas medidas iguais e de valor igual a 9,92 V.Produto aceitvel.Respostas:No necessariamente.Vrios tipos de fatores podem estar contribuindo para que os resultados sejam iguais, tais como a baixa resoluo do instrumento.LieValor nominalLse1a. medida 9,88V2a. medida 9,91VLieValor nominalLseTodas as medidas iguais e de valor 9,92V

TOLERNCIA E CONFORMIDADEValor medido e valor corrigidoValor medido aquele obtido pela leitura do instrumento.Valor corrigidoPara que a medida esteja de acordo com a definio da grandeza, necessrio fazer uma correo do valor lido pela adio ou subtrao de um determinado valor.

LiValor nominalLsResultado corrigidoResultado no-corrigidocorreoed

TOLERNCIA E CONFORMIDADEResoluo do instrumento a menor diferena que pode ser significativamente distinguida.Sensibilidade uma medida da variao na leitura de um instrumento para uma da variao na grandeza medida

Incerteza devido resoluoLiValor nominalLs(Vc DV) Vc Vc+DVDrD incerteza da medio devido resoluo

TOLERNCIA E CONFORMIDADEMelhor estimativa final de medioAlm da contribuio da resoluo, outras se somam incerteza final.Dois casos exemplos:Primeiro caso: pequena incerteza e dentro dos limites de tolerncia

Equipamento conforme. Segundo caso: incerteza elevada. Extrapola limites de tolerncia.

Equipamento no-conforme.LiValor nominalLs(Vc DV) Vc Vc+DVDtDt incerteza total da medioLiValor nominalLs(Vc DV) Vc Vc+DVDtDt incerteza total da medio

QUESTES DE CONTROLEO que o valor verdadeiro convencional de uma medida?Explique a diferena de significado dos conceitos erro e incerteza de medida. Porque no se deve usar os termos erro sistemtico e erro aleatrio como antigamente?Faa uma distino entre os significados dos termos 1-resoluo, 2- Preciso e 3- Sensibilidade, aplicados a medidores.Qual a origem dos componentes de incertezas do tipo-A e das incertezas do tipo -B? D exemplos prticos.Utilizando as suas prprias palavras d o significado dos seguintes termos metrolgicos:(a) repetitividade, b) reprodutibilidade.

QUESTES DE CONTROLETome como base o diagrama da figura ao lado para demonstrar o seu entendimento dos conceitos de qualidade metrolgica aplicada sistemas de medio. No manual de um determinado instrumento est dada a seguinte especificao:exatido=(0,02%*valor medido + 0,05%*faixa de medio).Tomando como base o diagrama ao lado, mostre que na calibrao foi constatado que o instrumento apresentou conformidade com as especificaes do fabricante.Como seria a representao no diagrama de um caso em que o instrumento estivesse inadequado ao uso?Considere que o instrumento em questo foi calibrado com base em um padro com rastreabilidade estabelecida, o qual tambm foi calibrado. Represente as influncias de cada um desses padres no diagrama do instrumento em questo.Represente, com base no diagrama, os dados de um instrumento que apresentasse uma tendncia.

PADRES E RASTREABILIDADEPadromedida materializada, instrumento de medio, material de referncia ou sistema de medio destinado a definir ou realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como refernciaExemplosmassa padro de 1 kgresistor padro de 1 padro de Li de 1ppm em soluo de HNO3 a 2%.Rastreabilidade a propriedade do resultado de uma medio ou do valor de um padro estar relacionado a referncias estabelecidas, geralmente padres nacionais ou internacionais, atravs de uma cadeia contnua de comparaes, todas tendo incertezas estabelecidas

Padres de Referncia (labs de ensaios credenciados)RASTREABILIDADE DOS PADRES

INTERCOMPARAES Instituto metrolgico Nacional (NMI) participante de comparaes chaves no CIPM Instituto metrolgico Nacional participante de comparaes chaves no CIPM e nas organizaes metrolgicas regionais (RMO) NMI participante de comparaes chavesNMI participante de comparaes chaves em andamento no BIPM.NMI participante de comparaes bilateraisOrganizao Internacional signatria de Acordos Metrolgicos Regionais (MRA).

CALIBRADOR MULTIFUNOFluke 5720A

Tenso contnuaFaixas: 0 to 1100V validade de 1 ano: 3.5 ppm da escala Tenso alternadaFaixas: 220 mV to 1100V 10 Hz to 1 MHz validade de 1 ano : 45.0 ppm da escala Corrente contnuaFaixas : 0 to 2.2A validade de 1 ano : 35 ppm da escala Corrente alternadaFaixas :9 mA to 2.2A (11A with 5725A) 10 Hz to 10 kHz validade de 1 ano : 120 ppm da escala

QUESTES DE CONTROLEExplique com as suas prprias palavras o que calibrao?Explique porque necessrio que um instrumento de medio esteja calibrado antes de ser utilizado e que o padro utilizado seja rastrevel as unidades do SI?De que maneira pode ser estabelecida a rastreabilidade para medidores de tenso alternada, tendo em vista que o volt-padro definido com base no Ampre, que uma corrente contnua?Mostre atravs de um diagrama (pirmide) a rastreabilidade de um instrumento voltmetro que for calibrado em um laboratrio acreditado na RBC (rede brasileira de calibrao). Qual seria a conseqncia de se tentar calibrar um instrumento, pertencente a uma determinada classe de exatido com um padro pertencente a uma outra classe cujo ndice de classe fosse maior do aquele do instrumento a ser calibrado? Qual seria a recomendao padro neste caso?