Metrologia – UFPR O Sistema de Medição O Sistema de Medição.

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O Sistema de O Sistema de MediçãoMedição

Metrologia – UFPR (slide 2)

DefiniçõesDefinições

Neste texto:Neste texto: Instrumento de mediçãoInstrumento de medição tem sido tem sido

preferido para denominar sistemas de preferido para denominar sistemas de medição de pequeno porte, portáteis e medição de pequeno porte, portáteis e encapsulados em uma única unidade.encapsulados em uma única unidade.

Sistemas de mediçãoSistemas de medição tem sido usado tem sido usado genericamente para abranger desde genericamente para abranger desde medidores simples e compactos até os medidores simples e compactos até os grandes e complexos.grandes e complexos.

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Métodos básicos de mediçãoMétodos básicos de medição


Método da comparaçãoMétodo da comparação

O valor do mensurando é determinado O valor do mensurando é determinado comparando-o com um artefato cujo valor comparando-o com um artefato cujo valor de referência é muito bem conhecido.de referência é muito bem conhecido.

0

medidas materializadas


DefiniçãoDefinição

Medida materializada:Medida materializada: Dispositivo destinado a reproduzir ou Dispositivo destinado a reproduzir ou

fornecer, de maneira permanente fornecer, de maneira permanente durante seu uso, um ou mais valores durante seu uso, um ou mais valores conhecidos de uma dada grandeza.conhecidos de uma dada grandeza.

São exemplos: massas-padrão; resistor São exemplos: massas-padrão; resistor elétrico padrão; um bloco-padrão; um elétrico padrão; um bloco-padrão; um material de referência.material de referência.


Método da indicaçãoMétodo da indicação

Mostram um número proporcional ao Mostram um número proporcional ao valor do mensurando.valor do mensurando.


Medição diferencialMedição diferencial

A pequena diferença entre o A pequena diferença entre o mensurando e uma medida mensurando e uma medida materializada é indicada.materializada é indicada.



base

coluna

relógio comparador

0

0

d

padrão peçapadrãopeça

d



zeragem

medição


característica indicação comparação diferencial

velocidade de medição muito rápido muito lento rápidofacilidade de automação muito fácil muito difícil muito fácilestabilidade com tempo instável muito estável muito estávelcusto moderado a

elevadoelevado moderado

muito usada na indústria

Análise comparativaAnálise comparativa

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Módulos básicos de um Módulos básicos de um sistema de mediçãosistema de medição


Módulos básicos de um SMMódulos básicos de um SM

transdutor e/ou

sensor

transdutor e/ou

sensor

unidade de tratamento

do sinal

unidade de tratamento

do sinal

dispositivo mostrador

ou registrador


ou registrador

indicação ou registro

mensurando

sistema de medição

• 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


Dispositivos registradoresDispositivos registradores


Módulos de um SMMódulos de um SM

F

d

transdutor




F

D

A

transdutordispositivo mostrador

unidade de tratamento de sinais



PW A

F

N

B14,5 N

ID


transdutor

unidade de tratamento do sinal



força

deslocamento

indutância

tensão

TENSÃO

indicação

mola

N/B

PW

A

ID

sinal de medição

sensor

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Características metrológicas Características metrológicas dos sistemas de mediçãodos sistemas de medição


Quanto à faixa de utilização...Quanto à faixa de utilização...

Faixa de indicação (FI)Faixa de indicação (FI) intervalo compreendido entre o menor intervalo compreendido entre o menor

e o maior valor que pode ser indicado. e o maior valor que pode ser indicado.

faixa de indicação


Quanto à faixa de utilização...Quanto à faixa de utilização... Faixa nominalFaixa nominal

faixa ativa selecionada pelo usuário.faixa ativa selecionada pelo usuário.


Exemplo Exemplo (multímetro)(multímetro)

3 ½ dígitos0 a 1000 V

0 a 200 V

0 a 20 V

0 a 2 V

0 a 200 mV

Faixas nominais


Quanto à faixa de utilização...Quanto à faixa de utilização...

Faixa de mediçãoFaixa de medição faixa de valores do mensurando para faixa de valores do mensurando para

a qual o sistema de medição foi a qual o sistema de medição foi desenhado para operar.desenhado para operar.

Paquímetro mecânico Paquímetro mecânico FI = 0 a 220 mmFI = 0 a 220 mm FM = 0 a 150 mmFM = 0 a 150 mm


Quanto à indicação ...Quanto à indicação ...

Valor de uma divisão (da escala) (VD)Valor de uma divisão (da escala) (VD) diferença entre os valores da escala diferença entre os valores da escala

correspondentes à duas marcas sucessivas.correspondentes à duas marcas sucessivas.

00 11 22 33 44


Quanto à indicação ...Quanto à indicação ...

g

1,0

quantidade de açúcar (g)

indicação (g)

2,0 3,0 4,0 5,0 6,0

1,0

2,0

3,0

4,0

0,00,0

incremento digital01234

Incremento digital (ID)


Quanto à indicação ...Quanto à indicação ... Resolução (R)Resolução (R)

é a menor diferença entre indicações é a menor diferença entre indicações que pode ser significativamente que pode ser significativamente percebidapercebida

Nos instrumentos digitais é igual ao Nos instrumentos digitais é igual ao incremento digitalincremento digital Nos instrumentos analógicos pode Nos instrumentos analógicos pode ser:ser:

VDVD VD/2VD/2 VD/5VD/5 VD/10VD/10


Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta

F (N)

d (mm)

estímulo

resposta

T (°C)

R ()

estímulo

resposta

Curva característica de respostaCurva característica de respostaTermorresistor



Sensibilidade (constante):Sensibilidade (constante):

0 mm

40 mm400 N

0 mm4 mm

400 N

A B

F (N)

d (mm)

0 400

40

4

B

A

resposta

estímulo

SbA = 0,01 mm/N SbB = 0,10 mm/N

Δestimulo

ΔrespostaSb


fração do volume total

deslocamento do ponteiro (mm)

0 1/4 1/2 1/1

1/4

0

1/21/1

Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta Sensibilidade (variável): indicador do volume de combustível de

um Fusca

1

2



0 0

x

y

y x

estímulo

resposta



0 0

x

y

y x

erro de histerese

laço de histereseestímulo

resposta



Tempo de resposta:

tolerância

tempo

resposta

estímulo

tempo de resposta


Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ...

TendênciaTendência estimativa do erro sistemáticoestimativa do erro sistemático

CorreçãoCorreção constante que, somada à indicação, constante que, somada à indicação,

compensa os erros sistemáticoscompensa os erros sistemáticos


Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ... RepetitividadeRepetitividade

faixa dentro da qual é esperado o faixa dentro da qual é esperado o erro aleatório em medições repetidas erro aleatório em medições repetidas realizadas nas mesmas condições.realizadas nas mesmas condições.

ReprodutibilidadeReprodutibilidade faixa dentro da qual é esperado o faixa dentro da qual é esperado o

erro aleatório em medições repetidas erro aleatório em medições repetidas realizadas em condições variadas.realizadas em condições variadas.


Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ... Erro de linearidadeErro de linearidade

estímulo

resposta

d2d1

reta MMQ

EL = máx(d1, d2)


Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ...

Erro máximo:

Erro

Indicação

Es

Re

Re

Emáx

- Emáx


Quanto a erros de medição ...Quanto a erros de medição ...

Precisão e exatidãoPrecisão e exatidão são termos apenas são termos apenas qualitativosqualitativos. Não . Não

podem ser associados a números.podem ser associados a números. PrecisãoPrecisão significa significa pouca dispersãopouca dispersão. .

Está associado ao baixo nível de erros Está associado ao baixo nível de erros aleatórios.aleatórios.

ExatidãoExatidão é sinônimo de “ é sinônimo de “sem errossem erros”. ”. Um sistema de medição com grande Um sistema de medição com grande exatidão apresenta pequenos erros exatidão apresenta pequenos erros sistemáticos e aleatórios.sistemáticos e aleatórios.

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Representação absoluta e Representação absoluta e relativarelativa


Representação absolutaRepresentação absoluta

Parâmetros expressos na unidade do Parâmetros expressos na unidade do mensurando:mensurando: EEmáxmáx = 0,003 V = 0,003 V Re = 1,5 KRe = 1,5 K Sb = 0,040 mm/NSb = 0,040 mm/N

É de percepção mais fácil.É de percepção mais fácil.


Representação relativa ou Representação relativa ou fiducialfiducial

Parâmetro é expresso como um Parâmetro é expresso como um percentual de um valor de referênciapercentual de um valor de referência Em relação ao valor final de escala (VFE)Em relação ao valor final de escala (VFE)

EEmáxmáx = 1% do VFE = 1% do VFE EL = 0,1% (do VFE)EL = 0,1% (do VFE)

Em relação à faixa de indicaçãoEm relação à faixa de indicação Em relação ao valor nominal (medidas Em relação ao valor nominal (medidas

materializadas)materializadas) Facilita comparações entre SM distintosFacilita comparações entre SM distintos

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Calibração de Sistema de Calibração de Sistema de MediçãoMedição


MotivaçãoMotivação

Posso confiar no que o sistema de medição indica?

resultado da medição

definição do mensurando

procedimento de medição

condições ambientais

sistema de medição

operador

CALIBRAÇÃO

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O que é calibração?O que é calibração?

E para que serve?E para que serve?


CalibraçãoCalibração

padrãosistema de medição indicação

valor verdadeiro

X

condições estabelecidas


CalibraçãoCalibração

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


PadrãoPadrão É uma medida materializada, instrumento É uma medida materializada, instrumento

de medição, material de referência ou de medição, material de referência ou sistema de medição destinado a definir, sistema de medição destinado a definir, realizar, conservar ou reproduzir uma realizar, conservar ou reproduzir uma unidade ou um ou mais valores de uma unidade ou um ou mais valores de uma grandeza para servir como referência.grandeza para servir como referência.


Resultados da calibração ...Resultados da calibração ...

... podem determinar:... podem determinar: Valor do mensurando.Valor do mensurando. Correções a serem aplicadas no SM.Correções a serem aplicadas no SM. Efeitos das grandezas de influência.Efeitos das grandezas de influência. Comportamento em condições Comportamento em condições

especiais ou adversas.especiais ou adversas. São sempre apresentados na forma São sempre apresentados na forma

de um relatório e/ou um certificado.de um relatório e/ou um certificado.

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Verificação, Ajuste e Verificação, Ajuste e RegulagemRegulagem


VerificaçãoVerificação

Definição:Definição: É uma calibração simplificada que visa É uma calibração simplificada que visa

testar se um sistema de medição, ou testar se um sistema de medição, ou medida materializada, está em medida materializada, está em conformidade com uma dada conformidade com uma dada especificação.especificação.

Exemplos:Exemplos: Taxímetro, bomba de combustível, Taxímetro, bomba de combustível,

balança de supermercado.balança de supermercado.


AjusteAjuste

Definição:Definição: Operação corretiva destinada a fazer com que Operação corretiva destinada a fazer com que

um instrumento de medição tenha um instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. O desempenho compatível com o seu uso. O ajuste pode ser automático, semi-automático ajuste pode ser automático, semi-automático ou manual.ou manual.

É normalmente efetuado por técnico É normalmente efetuado por técnico especializado.especializado.

Exemplos:Exemplos: Ajuste do zero de um manômetroAjuste do zero de um manômetro Ajuste do fator de amplificação de um medidor Ajuste do fator de amplificação de um medidor

de forças elétrico.de forças elétrico.


RegulagemRegulagem

Definição:Definição: A regulagem é um ajuste, empregando A regulagem é um ajuste, empregando

somente os recursos disponíveis no somente os recursos disponíveis no sistema de medição para o usuário.sistema de medição para o usuário.

É normalmente efetuados pelo usuário É normalmente efetuados pelo usuário comum.comum.

Exemplo:Exemplo: A tara (zeragem) de uma balança A tara (zeragem) de uma balança

eletrônica usando um botão apropriado eletrônica usando um botão apropriado para talpara tal

Bibliografia Bibliografia

Albertazzi, A., Souza, A. R. “FUNDAMENTOS METROLOGIA CIENTIFICA Albertazzi, A., Souza, A. R. “FUNDAMENTOS METROLOGIA CIENTIFICA E INDUSTRIAL”. 407p., Editora Manole, 2008.E INDUSTRIAL”. 407p., Editora Manole, 2008.

Guia para Expressão da Incerteza de Medição (Guide to the Guia para Expressão da Incerteza de Medição (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement - ISO GUM) – Inmetro, Expression of Uncertainty in Measurement - ISO GUM) – Inmetro, 20032003

SI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADESSI - SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADEShttp://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/Si.pdf

VIM 2008 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIAVIM 2008 - VOCABULÁRIO INTERNACIONAL DE METROLOGIAhttp://www.inmetro.gov.br/infotec/publicacoes/VIM_2310.pdf

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