Introdução à METROLOGIA

Prof. Matheus Fontanelle Pereira

Curso Técnico Mecânico – Modulo I

O que é metrologia?

O que é medir?

A Metrologia é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticosrelativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquercampo da ciência ou tecnologia (INMETRO).

Medir é o procedimento experimental pelo qual o valor momentâneo de uma grandeza física (mensurando) é determinado como um múltiplo e/ou uma razão de uma unidade, estabelecida por um padrão, e reconhecida internacionalmente (Gonçalves Jr., A.A., 2002).Ex.: O metro.

Por quê medir?

Do ponto de vista técnico, a medição é empregada para monitorar, controlar ouinvestigar um processo ou fenômeno físico (Gonçalves Jr., A.A., 2002).

Monitorar

Controlar

Investigar

Monitorar – Controlar - Investigar

O processo de medição

Representação de um sistema de medição

A operação de medição é realizada por um instrumento de medição ou, de uma forma mais genérica, por um sistema de medição (SM), podendo este último ser composto por vários módulos (Gonçalves Jr., A.A., 2002).

Características de um sistema de medição

Discriminação/Resolução

Precisão/Repetibilidade

Exatidão/Acuracidade

Estabilidade

Histerese

Características de um sistema de medição

Discriminação/Resolução

Resolução é a menor diferença entre indicações que pode ser significativamente percebida.

Instrumento eletrônico ou digital Instrumento analógico

R = menor incremento R = (menor divisão)/2

Características de um sistema de medição

Precisão/Repetibilidade

Faixa de valores dentro da qual, com uma probabilidade estatística definida, se situará o valor do erro aleatório. Normalmente especifica-se a Repetibilidade com confiabilidade de 95%.

Repetibilidade para uma dada confiabilidade.

Características de um sistema de medição

Exatidão/Acuracidade

É a diferença entre o valor médio observado das medições e o valor padrão.

X (valor padrão)

Acuracidade

Características de um sistema de medição

Estabilidade

É a capacidade do sistema de medição de manter sua resolução, precisão e acuracidade ao longo do tempo.

Características de um sistema de medição

Histereses

Histerese de um SM é um erro de medição que ocorre quando há diferença entre a indicação para um dado valor do mensurando quando este foi atingido por valores crescentes e a indicação quando o mensurando é atingido por valores decrescentes. A histerese é um fenômeno bastante típico nos instrumentos mecânicos, tendo como fonte de erro, principalmente, folgas e deformações associadas ao atrito.

Valor do mensurando

Val

or d

e in

dica

ção

Erro de Medição

Não existe instrumento/sistema de medição livre de erro!

E = Es + Ea + Eg

E = erro de mediçãoEs = erro sistemáticoEa = erro aleatórioEg = erro grosseiro

E = I - VVC

E = erro de mediçãoI = indicação da mediçãoVVC = valor verdadeiro convencional

Definição de erro de medição Composição do erro de medição

Erro de Medição

Erro Sistemático

O erro sistemático (Es): é a parcela de erro sempre presente nas medições realizadas em idênticas condições de operação. Um dispositivo mostrador com seu ponteiro "torto" é um exemplo clássico de erro sistemático, que sempre se repetirá enquanto o ponteiro estiver torto.

O erro sistemático está associado à exatidão ou acuracidade do sistema de medição.

Es = MI - VVC

Es = erro sistemáticoMI = média das indicaçõesVVC = valor verdadeiro convencional

Erro de Medição

Erro Aleatório

Quando uma medição é repetida diversas vezes, nas mesmas condições, observam-se variações nos valores obtidos. Em relação ao valor médio, nota-se que estas variações ocorrem de forma imprevisível, tanto para valores acima do valor médio, quanto para abaixo. Este efeito é provocado pelo erro aleatório (Ea).

O erro aleatório está associado à precisão ou repetibilidade(Re) do sistema de medição.

Eai = Ii - MI

Eai = erro aleatório da i-ésima indicaçãoIi = indicação da i-ésima indicação individualMI = média das indicações

Erro de Medição

Quantificação do Erro Aleatório

É comum exprimir de forma quantitativa o erro aleatório através da repetitividade (Re). A repetitividade de um instrumento de medição expressa uma faixa simétrica de valores dentro da qual, com uma probabilidade estatisticamente definida, se situa o erro aleatório da indicação. Para estimar este parâmetro, é necessário multiplicar o desvio padrão experimental pelo correspondente coeficiente “t” de Student, levando em conta a probabilidade de enquadramento desejada e o número de dados envolvidos.

Re = ± t.s Re = repetibilidadet = coeficiente de Students = desvio padrão

Erro de Medição

Erro Grosseiro

O erro grosseiro (Eg) é, geralmente, decorrente de mau uso ou mau funcionamento do SM. Pode, por exemplo, ocorrer em função de leitura errônea, operação indevida ou dano do SM. Seu valor é totalmente imprevisível, porém geralmente sua existência é facilmente detectável. Sua aparição pode ser resumida a casos muito esporádicos, desde que o trabalho de medição seja feito com consciência. Seu valor será considerado nulo neste texto.

Caracterização de efeitos sistemáticos e aleatórios em um problema de balística.

Erro de Medição

Erro de Medição

Curva de Erros ou de Calibração.