03. acetatos caracteristicas estáticas de sistemas de medida
Post on 17-Dec-2015
14 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
1
Instrumentao e Controlo
Caractersticas Estticas de Sistemas de Medida
Instrumentao e Controlo
CARACTERSTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Relacionadas com a capacidade do SM responder a um
determinado fenmeno varivel no tempo. Obtm-se
pela anlise da resposta a entradas de teste conhecidas.
Relacionadas com a capacidade do SM responder a um
determinado fenmeno varivel no tempo. Obtm-se
pela anlise da resposta a entradas de teste conhecidas.
Relacionadas com o comportamento do SM face a um
determinado fenmeno estvel no tempo. Podem obter-
se por um processo de calibrao.
Relacionadas com o comportamento do SM face a um
determinado fenmeno estvel no tempo. Podem obter-
se por um processo de calibrao.
Estticas
Dinmicas
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
2
Instrumentao e Controlo
Permite obter a relao entre a sada (resultado da medio) e aentrada desejada (valor lido no calibrador)
Relao obtida permite determinar as vrias caractersticasestticas do instrumento
Pode ser necessria nos seguintes casos:Desajustes resultantes da utilizao contnua do instrumento;Calibrao de fbrica desadequada para determinada situao;Determinao da relao entre a grandeza desejada e a grandeza mostrada.
Comparao dos resultados de medio obtidos por um instrumento
padro (calibrador) e os obtidos por um instrumento a calibrar.
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Calibrao
Instrumentao e Controlo
1. Examinar o princpio de funcionamento do instrumento ou sistemade medida a calibrar. Identificar todos os possveis sinais de entrada
2. Decidir quais desses sinais de entrada podero ocorrer aquando dautilizao do instrumento ou sistema de medida
3. Efectuar uma montagem experimental que permita variar os sinaisde entrada (cuja influncia se pretende conhecer dentro das gamasconsideradas convenientes). Dever-se- usar como calibrador umsistema mais preciso do que aquele a calibrar (numa razo 1:10)
4. Fazer variar um dos sinais de entrada mantendo os outrosconstantes (quando possvel) e obter registos
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Calibrao
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
3
Instrumentao e Controlo
Calibrao de um Transdutor de Presso Mtodo Experimental
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Transdutor gera um sinal elctrico(tenso) quando sujeito a uma presso
Determinar a relao existente entre atenso (sada) e a presso (entrada)
Legenda:1. Embolo de seringa2. Tubagem de presso em T3. Transdutor de presso4. Calibrador5. Voltmetro
Instrumentao e Controlo
Calibrao de um Transdutor de Presso Mtodo Experimental
Aplicar valores de presso entre 0 e 200 mm (coluna de gua) de forma ascendente e depois de forma descendente
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Sinal de presso gerado a partir doembolo e aplicado simultaneamente(tubo em T) ao transdutor a calibrare ao calibrador
Micromanmetro Betz de coluna de gua
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
4
Instrumentao e Controlo
presso [mm c. a.] tenso [mV]
0 20
20 186
40 352
60 511
80 663
100 804
120 943
140 1086
160 1206
180 1321
200 1436
190 1380
170 1267
150 1153
130 1033
110 908
90 775
70 594
50 439
30 274
10 106
0 25
Valores obtidos pelo voltmetro
Calibrao de um Transdutor de Presso Mtodo Experimental
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Instrumentao e Controlo
O transdutor de presso apresenta uma resposta linear
0200400600800
1000120014001600
0 50 100 150 200
ten
so
[m
V]
presso [mm c. a.]
Calibrao de um Transdutor de Presso Mtodo Experimental
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
5
Instrumentao e Controlo
i i i i
2 2i i
N (x y ) x ym
N x ( x )
=
Obter uma expresso do tipo V = f(p)
Obter a equao da recta mais aproximada da relao
2i i i i i
2 2i i
x y x (x y )b
N x ( x )
=
Regresso linear
Mtodo dos Mnimos Quadrados
Calibrao de um Transdutor de Presso Mnimos Quadrados
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
y = m.x + bou
V = m.p + b
Instrumentao e Controlo
Aplicando as expresses anteriores m = 7,1526 ; b = 66,43
Recta de calibrao melhor ajuste do conjunto de pontos obtidos
y = 7,1526x + 66,43R = 0,9945
0200400600800
1000120014001600
0 50 100 150 200
ten
so
[m
V]
presso [mm c. a.]
Regresso linear dos pontos obtidos por calibrao
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Calibrao de um Transdutor de Presso Mnimos Quadrados
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
6
Instrumentao e Controlo
Avaliao da qualidade do ajustamento coeficiente de correlao r
ri i
x y x y
1(x x)(y y)
cov(x,y) n
= =
Desvio padro
2i
x
(x x)
N
=
2i
y
(y y)
N
=
todos os pontos sobre a recta e declive positivo r = 1
todos os pontos sobre a recta e declive negativo r = 1
Para este caso particular coeficiente de correlao r
Corresponde a um bom ajuste, pela recta, dos pontos experimentais
2R 0.995= =
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Calibrao de um Transdutor de Presso Mnimos Quadrados
Instrumentao e Controlo
Sensibilidade
Erro aleatrio
Erro sistemtico
Preciso
Exactido
Reprodutibilidade
Repetibilidade
Estabilidade
Limiar de medida
Campo de medida
Gama de medio
Resoluo
Histerese
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
7
Instrumentao e Controlo
Quociente entre a variao da resposta do instrumento de medida
e a correspondente variao do sinal de entrada.
Relao entre o sinal de sada e o sinal de entrada do sistema
Sistema linear corresponde ao declive da recta de calibrao
qo
qi
qo
qi
qo
qi
qo
qi
qi
qo
Sensibilidade [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Instrumentao e Controlo
Resultado da medio subtrado da mdia resultante de um nmero
infinito de medies da mesuranda em condies de repetibilidade.
S possvel determinar uma estimativa do erro aleatrio
Erro Aleatrio = Erro Erro Sistemtico
Quantificado pela mdia e desvio-padro
Relacionado com a Preciso de um SM
Erro Aleatrio [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
8
Instrumentao e Controlo
Mdia resultante de um nmero infinito de medies da mesuranda
em condies de repetibilidade subtrada do valor real da mesuranda.
Erro Sistemtico [VIM]
qo
qi
Erro sistemtico
Faixa de impreciso
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Instrumentao e Controlo
Erro Sistemtico = Erro Erro Aleatrio
Erro constante e repetido
Pode ser identificado no processo de calibrao
Pode ser corrigido no processo de calibrao
Afecta a estabilidade do instrumento de medida
Relacionado com a Exactido de um SM
Erro Sistemtico
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
9
Instrumentao e Controlo
Erro Sistemtico pode ocorrer de duas formas
qo
qi
Resposta nominal
Resposta real
Desvio de Zero
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Desvio de zero alterao do zero do sensor valor diferente dezero na ordenada da origem na equao da recta da calibrao
Desvio de ganho alterao do valor da sensibilidade declive darecta de calibrao diferente do valor nominal do fabricante
Instrumentao e Controlo
Grau para o qual um nmero infinito de medies da mesuranda
exibe o mesmo valor em condies de repetibilidade .
Preciso
Afastamento dos pontos experimentais relativamente recta de ajuste e faixa de um desvio-padro
-10
-5
0
5
10
200 400 600 800 1000 1200 1400
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Quantifica a disperso dos valores devido aos erros aleatrios
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
10
Instrumentao e Controlo
Faixa de impreciso determinar a distncia dos pontos medidos recta de calibrao e calcular o desvio-padro
y = 0,139x - 8,7159R2 = 0,9945
0
25
50
75
100
125
150
175
200
0 250 500 750 1000 1250 1500tenso [mV]
pre
ss
o [m
m c
.a
.]
Preciso
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Instrumentao e Controlo
Faixa de impreciso indicada por duas rectas que se afastam darecta de calibrao (valor de preciso dado em % do valor medido)
qo
qi
A % da leitura
B % do fim de escala
Preciso
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
11
Instrumentao e Controlo
Grau de aproximao entre os valores medido e real da mesuranda.
Conceito qualitativo
Avalia a diferena entre o valor medido e o valor real
Depende dos erros cometidos (erros aleatrios e sistemticos)
Exactido [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Instrumentao e Controlo
Exactido vs. Preciso
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Preciso relacionado com o erro aleatrio
Exactido relacionado com o erro sistemtico
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
12
Instrumentao e Controlo
Exactido vs. Preciso
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Exactido desvio das medies relativamente ao valor nominal
Preciso relacionada com a repetibilidade ou reprodutibilidadedas medies
SM vlido
Instrumentao e Controlo
Grau de aproximao entre o resultado das medies da mesma
mesuranda nas mesmas condies de medio (laboratrio,
operador, equipamento) durante um curto intervalo de tempo.
Avalia a capacidade de um sistema de medida manter constante asada quando um sinal de entrada se mantm constante sob asmesmas condies
Quantifica a mnima variabilidade dos resultados
Repetibilidade [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
qo
qi
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
13
Instrumentao e Controlo
Reprodutibilidade [VIM]
Grau de aproximao entre o resultado das medies da mesma
mesuranda alterando as condies de medio (laboratrio,
operador, equipamento).
Avalia a capacidade de um sistema de medida manter constante asada quando um sinal de entrada se mantm constante sobcondies diferentes
Quantifica a mxima variabilidade dos resultados
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
qo
qi
Instrumentao e Controlo
Estabilidade [VIM]
Aptido de um instrumento de medio para conservar no tempo
as suas caractersticas metrolgicas.
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
14
Instrumentao e Controlo
Limiar de Medida [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Maior variao do sinal de entrada que no provoca uma
variao perceptvel da resposta do instrumento de medida.
Pode depender de:rudoatritovalor da grandeza a medirforma de aplicao da variao
Instrumentao e Controlo
Limiar de medida primeiro valor do sinal de entrada que provocaum sinal de sada diferente de zero
Limiar de medida a identificar numa situao de carga ascendente
qo
qi
Limiar de Medida
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
15
Instrumentao e Controlo
qo
qi
Campo de medida
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Conjunto de valores da mesuranda para os quais o instrumento demedida supostamente mantido dentro dos limites da gama demedio
Definido pela gama do sinal de entrada ao longo da qual se mantmas caractersticas de preciso pretendidas
Instrumentao e Controlo
Expresso em unidades da grandeza a medir
Limite inferior do campo de medida nulo Gama de mediocoincide com o limite superior do campo de medida
Campo de medida de 0 V a 300 V Gama de medio de 300 V
Campo de medida de 30 C a 5 C Gama de medio de 35 C
Gama de medio [VIM]
Valor absoluto da diferena entre os valores extremos do campo
de medida de um instrumento de medida.
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
16
Instrumentao e Controlo
Resoluo [VIM]
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Pode depender de:rudoatritovalor da grandeza a medir
Menor variao da mesuranda passvel de provocar uma variao
perceptvel na medida correspondente.
Instrumentao e Controlo
qo
qi
Resoluo
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Menor quantidade que pode ser detectada
Aplica-se essencialmente a sinais de sistemas digitais
Menor incremento no sinal de entrada que provoca uma variao dosinal de sada
-
Instrumentao e Controlo Caracteristicas Estticas
17
Instrumentao e Controlo
Histerese
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
Diferena observada na resposta para o mesmo valor da grandeza de
entrada aps a realizao de um ciclo de evoluo crescente e
decrescente da grandeza na gama de funcionamento correspondente.
Sistema de medida com respostas diferentes a situaes desolicitao ascendente e descendente
Pode depender de:campos electromagnticosatrito mecnicodeformaes elsticasefeitos trmicos
Instrumentao e Controlo
Quociente entre a maior diferena (em %) existente entre as respostasdo instrumento de medida para o mesmo valor da entrada, aps arealizao de um ciclo de evoluo crescente e decrescente e a gamacompleta da sada
Valor definido durante o procedimento de calibrao e fornecido pelofabricante
FS
qo
qi
h
hHisterese 100%
FS=
Histerese
CARACTERSTICAS ESTTICAS DE SISTEMAS DE MEDIDA
top related