Introdução à
METROLOGIA
Curso Técnico Mecânico – Modulo I
Prof. Matheus Fontanelle Pereira
O que é metrologia?
A Metrologia é a ciência que abrange todos os aspectos teóricos e práticos
relativos às medições, qualquer que seja a incerteza em qualquer
campo da ciência ou tecnologia (INMETRO).
O que é medir?
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 ou
investigar um processo ou fenômeno físico (Gonçalves Jr., A.A., 2002).
Monitorar
Controlar
Investigar
Monitorar – Controlar - Investigar
O processo 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).
Representação de um sistema de medição
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
R = menor incremento
Instrumento analógico
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
Valor de indicação
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
Erro de Medição
Não existe instrumento/sistema de medição livre de erro!
Definição de erro de medição
Composição do erro de medição
E = I - VVC
E = Es + Ea + Eg
E = erro de medição
I = indicação da medição
VVC = valor verdadeiro convencional
E = erro de medição
Es = erro sistemático
Ea = erro aleatório
Eg = erro grosseiro
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 sistemático
MI = média das indicações
VVC = 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 indicação
Ii = indicação da i-ésima indicação individual
MI = 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 = repetibilidade
t = coeficiente de Student
s = 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.
Erro de Medição
Caracterização de efeitos sistemáticos e aleatórios em um problema de balística.
Erro de Medição
Curva de Erros ou de Calibração.