Metrologia – UFPR O Sistema de Medição O Sistema de Medição.
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Metrologia – UFPR
O Sistema de O Sistema de MediçãoMedição
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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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Metrologia – UFPR
Métodos básicos de mediçãoMétodos básicos de medição
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Metrologia – UFPR (slide 4)
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
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Metrologia – UFPR (slide 5)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 6)
Método da indicaçãoMétodo da indicação
Mostram um número proporcional ao Mostram um número proporcional ao valor do mensurando.valor do mensurando.
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Metrologia – UFPR (slide 7)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 8)
Medição diferencialMedição diferencial
base
coluna
relógio comparador
0
0
d
padrão peçapadrãopeça
d
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Metrologia – UFPR (slide 9)
Medição diferencialMedição diferencial
zeragem
medição
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Metrologia – UFPR (slide 10)
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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Metrologia – UFPR
Módulos básicos de um Módulos básicos de um sistema de mediçãosistema de medição
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Metrologia – UFPR (slide 12)
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
dispositivo mostrador
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
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Metrologia – UFPR (slide 13)
Dispositivos registradoresDispositivos registradores
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Metrologia – UFPR (slide 14)
Módulos de um SMMódulos de um SM
F
d
transdutor
dispositivo mostrador
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Metrologia – UFPR (slide 15)
Módulos de um SMMódulos de um SM
F
D
A
transdutordispositivo mostrador
unidade de tratamento de sinais
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Metrologia – UFPR (slide 16)
Módulos de um SMMódulos de um SM
PW A
F
N
B14,5 N
ID
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Metrologia – UFPR (slide 17)
transdutor
unidade de tratamento do sinal
dispositivo mostrador
Módulos de um SMMódulos de um SM
força
deslocamento
indutância
tensão
TENSÃO
indicação
mola
N/B
PW
A
ID
sinal de medição
sensor
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Metrologia – UFPR
Características metrológicas Características metrológicas dos sistemas de mediçãodos sistemas de medição
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Metrologia – UFPR (slide 19)
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
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Metrologia – UFPR (slide 20)
Quanto à faixa de utilização...Quanto à faixa de utilização... Faixa nominalFaixa nominal
faixa ativa selecionada pelo usuário.faixa ativa selecionada pelo usuário.
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Metrologia – UFPR (slide 21)
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
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Metrologia – UFPR (slide 22)
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
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Metrologia – UFPR (slide 23)
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
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Metrologia – UFPR (slide 24)
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)
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Metrologia – UFPR (slide 25)
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
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Metrologia – UFPR (slide 26)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
F (N)
d (mm)
estímulo
resposta
T (°C)
R ()
estímulo
resposta
Curva característica de respostaCurva característica de respostaTermorresistor
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Metrologia – UFPR (slide 27)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
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
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Metrologia – UFPR (slide 28)
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
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Metrologia – UFPR (slide 29)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
estímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 30)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
estímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 31)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
estímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 32)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
estímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 33)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
estímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 34)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
0 0
x
y
y x
erro de histerese
laço de histereseestímulo
resposta
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Metrologia – UFPR (slide 35)
Relação estímulo/respostaRelação estímulo/resposta
Tempo de resposta:
tolerância
tempo
resposta
estímulo
tempo de resposta
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Metrologia – UFPR (slide 36)
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
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Metrologia – UFPR (slide 37)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 38)
Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ... Erro de linearidadeErro de linearidade
estímulo
resposta
d2d1
reta MMQ
EL = máx(d1, d2)
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Metrologia – UFPR (slide 39)
Quanto ao erro de medição ...Quanto ao erro de medição ...
Erro máximo:
Erro
Indicação
Es
Re
Re
Emáx
- Emáx
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Metrologia – UFPR (slide 40)
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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Metrologia – UFPR
Representação absoluta e Representação absoluta e relativarelativa
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Metrologia – UFPR (slide 42)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 43)
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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Metrologia – UFPR
Calibração de Sistema de Calibração de Sistema de MediçãoMedição
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Metrologia – UFPR (slide 45)
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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Metrologia – UFPR
O que é calibração?O que é calibração?
E para que serve?E para que serve?
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Metrologia – UFPR (slide 47)
CalibraçãoCalibração
padrãosistema de medição indicação
valor verdadeiro
X
condições estabelecidas
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Metrologia – UFPR (slide 48)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 49)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 50)
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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Metrologia – UFPR
Verificação, Ajuste e Verificação, Ajuste e RegulagemRegulagem
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Metrologia – UFPR (slide 52)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 53)
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.
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Metrologia – UFPR (slide 54)
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
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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