Quais são os 3 tipos de erros que podem ocorrer durante o processo de medição?

Denomina-se fonte de erros qualquer fator que, agindo sobre o processo de medição, dá origem a erros de medição. Toda medição está afetada por erros. Estes erros são provocados pela ação isolada ou combinada de vários fatores que influenciam sobre o processo de medição, envolvendo o sistema de medição, o procedimento de medição, a ação de grandezas de influência e o operador.

Segundo o VIM, grandeza de influência é a grandeza que, numa medição direta, não afeta a grandeza efetivamente medida, mas afeta a relação entre a indicação e o resultado de medição, como por exemplo, Temperatura de um micrômetro utilizado na medição do comprimento de uma haste, mas não a temperatura da própria haste que pode fazer parte da definição do mensurando.

O comportamento metrológico do sistema de medição depende fortemente de fatores conceituais e aspectos construtivos. Suas características tendem a se degradar com o uso, especialmente em condições de utilização muito severas. O comportamento do sistema de medição pode ser fortemente influenciado por perturbações externas e internas, bem como pela influência do operador, ou mesmo do sistema de medição, modificar indevidamente o mensurando.

O operador, o procedimento de medição, a forma como o mensurando é definido, as condições ambientais do local e o momento em que a medição é realizada são outros fatores que independem do sistema de medição, mas também geram erros. São, portanto fontes de erros.

A grande dificuldade trazida por estes diversos fatores é que estas perturbações ocorrem superpostas ao sinal de medição, sendo impossível identificar e separar o que é erro do que é variação do mensurando. Para conviver com estes diversos fatores que influenciam o comportamento do sistema de medição, é comum ao fabricante fixar as condições em que o sistema de medição deve operar, por exemplo, temperatura 20 ± 1 °C, tensão da rede 220 ± 15 V, etc. Somente dentro destas faixas é que são garantidas as especificações metrológicas dos sistemas de medição. É necessário estar atento para estes limitantes.

Mesmo sabendo-se da existência do erro de medição, é ainda possível obter informações confiáveis da medição, desde que a ordem de grandeza e a natureza deste erro sejam conhecidas.

1.1        Fatores internos ao sistema de medição

As limitações tecnológicas e econômicas levam à construção de sistemas de medição não ideais. Há imperfeições nas partes que os compõem, nas conexões, nos conjuntos, nos circuitos e nos demais módulos. O próprio princípio de funcionamento do sistema de medição pode dar origem a erros de medição.

Nos sistemas de medição mecânicos, erros de geometria as partes e mecanismos são as principais fontes de erros internos. Por limitações tecnológicas e de custos, a qualidade das partes e dos componentes utilizados e o rigor com que são montados e alinhados os mecanismos se afastam do ideal. Com o uso contínuo, as peças mecânicas, expostas a movimentos relativos, tendem a se desgastar, intensificando as folgas e piorando o desempenho do conjunto.

Nos sistemas de medição elétricos, as conexões e propriedades dos componentes eletrônicos, assim como o desempenho dos circuitos, são as maiores fontes de erros internos. As não-idealidades dos circuitos eletrônicos geral erros de medição.

O próprio princípio de funcionamento do sistema de medição já pode dar origem a erros de medição.

1.2        Interação e retroação

A medição, incluindo o sistema de medição e as condições sob as quais ela é realizada pode modificar o fenômeno, o corpo ou a substância, de modo que a grandeza que está sendo medida pode diferir do mensurando como ele foi definido. Neste caso, é necessária uma correção adequada.

Um sistema de medição ideal não deve provocar nenhuma alteração no mensurando. Entretanto a grande maioria dos sistemas de medição interage em maior ou menor grau com o mensurando podendo modificar o seu valor.

A medição da temperatura do café contido em uma xícara, utilizando um termômetro de bulbo. A temperatura do termômetro pode afetar a temperatura do café, e consequentemente haverá um erro de medição devido à isso.

A modificação do mensurando por outros módulos da cadeia de medição, acontece, por exemplo, na conexão indevida de dispositivos registradores. Um exemplo onde o operador modifica o mensurando é quando se instala um termômetro para medir a temperatura no interior de uma câmara frigorífica e, por alguma razão, torna-se necessário entrar nesta câmara para fazer a leitura da temperatura. A presença do operador pode modificar o mensurando, no caso, a temperatura da câmara.

1.3        Influência do operador

O operador também pode introduzir erros adicionais no processo de medição. Erros de interpolação na leitura, erros inerentes ao manuseio ou à aplicação irregular do sistema de medição são exemplos típicos.

O uso de força de medição irregular ou excessiva, vícios de má utilização ou uso de sistemas de medição inadequados, podem levar a erros imprevisíveis, principalmente na metrologia dimensional, onde a dimensão da peça modifica-se em função da força de medição aplicada.

Alguns sistemas de medição são construídos de forma que seu desempenho é muito pouco dependente das habilidades do operador, como por exemplo, os instrumentos digitais que eliminar erros de leitura.

O operador também pode introduzir erros adicionais no processo de medição. Erros de interpolação na leitura, erros inerentes ao manuseio ou à aplicação irregular do sistema de medição são exemplos típicos.

1.4        Efeitos da temperatura na metrologia dimensional

A grande maioria dos materiais muda suas dimensões em função da temperatura graças à dilatação térmica.

O comprimento de uma haste de aço em equilíbrio com a temperatura ambiente de 23 °C será diferente do comprimento à temperatura especificada de 20 °C, que é o mensurando. Neste caso, é necessária uma correção.

Para eliminar esta fonte de erro a norma ABNT NBR NM ISO 1:1997 fixa a temperatura padrão de referência para medições industriais de comprimento, como sendo 20 °C.

1.5        Erros de calibração

Uma pequena variação do valor nominal estará presente nos padrões de comprimento reais, como em indicadores de escala e escalas gravadas. A inércia do instrumento e seus efeitos de histerese não permitem que o instrumento seja traduzido com verdadeira fidelidade. Essas variações têm significado positivo para obtenção de precisão de ordem superior. As curvas de calibração são usadas para minimizar essas variações. A amplificação inadequada do instrumento também afeta a exatidão.

1.6        Condições ambientais

É essencial manter as condições ambientais em valores determinados em normas nacionais ou internacionais, como por exemplo a ABNT NBR ISO 1:1997 que fixa a temperatura padrão em 20 °C. Um aumento na temperatura de 1 °C resulta em um aumento no comprimento do aço DIN-C25 em 0,3 μm, e isso é substancial quando é necessária uma medição de precisão. Para minimizar os erros de medição, um fator de correção da temperatura deve ser fornecido. Portanto, no caso de medições utilizando extensômetros, é fornecida compensação de temperatura para obter resultados mais exatos.

A umidade relativa, os gradientes térmicos, as vibrações e o conteúdo de CO2 do ar afetam o índice de refração da atmosfera. A expansão térmica ocorre devido à radiação de calor de diferentes fontes, como luzes, luz solar e temperatura corporal dos operadores, etc.

A existência de campos eletromagnéticos, flutuações da tensão e variações na frequência da rede elétrica, umidade do ar excessiva, diferentes pressões atmosféricas podem, em maior ou menor grau, afetar o sistema de medição, introduzindo erros nas indicações deste.

A presença de vibrações mecânicas e as variações de temperatura podem provocar erros de medições expressivos nos sistemas de medição mecânicos.

1.7        Deformação da peça

Qualquer corpo elástico, quando sujeito a uma carga, sofre deformação elástica. A pressão aplicada pela da superfície de contato de um micrômetro durante uma medição deforma a peça medida e também o próprio instrumento, afetando a exatidão da medição. A magnitude da deformação depende da carga aplicada, área de contato e propriedades mecânicas do material da peça medida. Portanto, durante a medição comparativa, é necessário garantir que as cargas de medição aplicadas sejam iguais.

1.8        Erros no ponto de controle

É o erro de medição de um instrumento de medição ou de um sistema de medição num valor medido especificado, ou seja, é a diferença entre o valor verdadeiro do mensurando e o valor indicado, levando em consideração o sinal de cada um.

1.9        Erros de leitura

Esses erros ocorrem devido aos erros cometidos pelo operador enquanto anotam os valores da quantidade que está sendo medida. Os dispositivos de leitura digital, cada vez mais utilizados, eliminam ou minimizam a maioria dos erros de leitura geralmente cometidos pelo operador.

1.10    Erros devido ao efeito de paralaxe

Os erros de paralaxe ocorrem quando a visão não é perpendicular à escala do instrumento ou o operador lê o instrumento de um ângulo inadequado. Instrumentos com escala e ponteiro são normalmente associados a esse tipo de erro. A presença de um espelho atrás do ponteiro ou indicador praticamente elimina a ocorrência desse tipo de erro.

1.11    Efeito do desalinhamento

Isso ocorre devido às imprecisões inerentes presentes nos instrumentos de medição. Esses erros também podem ocorrer devido ao uso, manuseio ou seleção inadequada do instrumento. O desgaste nos batentes do micrômetro ou as superfícies de medição não sendo perpendiculares ao eixo resulta em desalinhamento, levando a medições imprecisas.

1.12    Erros de zero

Quando nenhuma medição está sendo realizada, a leitura na escala do instrumento deve ser zero. Um erro zero é definido quando o valor inicial de uma quantidade física indicada pelo instrumento de medição é um valor diferente de zero, quando deveria ser zero. Por exemplo, um voltímetro que indica 1 V quando não estiver sendo utilizado irá indicar 1 V a mais que o valor real para todas as medições subsequentes feitas.

1.13    Causa de erros aleatórios

Diversos fatores contribuem para o surgimento do erro aleatório, como por exemplo, a existência de folgas, atrito, vibrações, flutuações de tensão elétrica, instabilidades internas, das condições ambientais ou outras grandezas de influência. A seguir estão as fontes prováveis de erros aleatórios:

• Presença de flutuações transitórias no atrito no instrumento de medição;
• Folgas entre as partes móveis dos instrumentos de medição;
• Erro no julgamento do operador ao ler a parte fracionária das divisões da escala gravada;
• Incapacidade do operador de observar as leituras devido a flutuações durante a medição;
• Erros de posição associados ao objeto medido e padrão, decorrentes de pequenas variações na configuração.

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