Calibração e Configuração de Instrumentos de Medida

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Configuração 
entrada/saída dos 
instrumentos de medida 
 
 
3.1. - CALIBRAÇÃO ESTÁTICA 
 
 Todas as características estáticas que podem ser obtidas dos instrumentos de medida são 
chamadas de calibração estática. 
 Geralmente, a calibração estática se refere a situação em que todas as entradas 
(desejadas, interferentes e modificadoras), exceto uma, são consideradas como constantes. A 
entrada estudada é então variada em valores conhecidos (constantes), causando saídas 
(constantes) que podem ser medidas. A relação entrada/saída é uma maneira de compreender a 
calibração estática válida apenas para as condições estabelecidas para todas as entradas. O 
procedimento pode ser repetido, variando cada entrada considerada de interesse e desenvolvendo 
uma família de relações estáticas entrada/saída. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1. - Configuração das entradas e saídas de um instrumento de medida 
Saída Desejada 
Modificadoras 
Instrumento 
de 
Medida 
Interferentes 
 
 ¤ Entrada desejada representa a quantidade que o instrumento se destina a medir. 
 ¤ Entrada interferente representa a quantidade captada pelo instrumento de maneira não 
intencional. 
 ¤ Entrada modificadora é a quantidade que causa uma mudança na relação entrada saída. 
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 Como exemplo, vamos analisar o sistema medidor de nível de combustível em um 
automóvel. 
 
+
-
R
V
N v c
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entrada: 
Nível de Combustível 
Saída: 
Ângulo do Ponteiro 
Medidor 
de 
Nível 
 
Figura 3.2. a : Situação estática 
 
 
 
+
-
ACELERAÇÃO
v c
 
 
Figura 3.2. b : Situação do automóvel com aceleração 
 
 
 
+
-
v c
 
 
Figura 3.2. c : Situação estática com diminuição da tensão da bateria 
 
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 Na situação "a" temos a situação normal. O nível "N" é registrado pela bóia e 
transformado em um valor de resistência elétrica inversamente proporcional ao nível, ou seja, 
quando o tanque está cheio a resistência é zero e, quando vazio a resistência é máxima. 
Fazendo-se a ligação dessa resistência à bateria do automóvel e a um voltímetro, aplicamos ao 
voltímetro uma tensão "V" inversamente proporcional à resistência (ou diretamente proporcional 
ao nível). 
 Assim, quando o nível do tanque for zero, a resistência será máxima e a tensão será 
mínima, fazendo o ponteiro marcar "vazio". Quando o tanque estiver cheio, a resistência será 
zero, a tensão será máxima e o voltímetro marcará "cheio". 
 Temos portanto, um sistema com a entrada sendo o nível e a saída sendo o ângulo de 
deflexão do ponteiro do marcador. É bastante simples a calibração estática desse sistema : com 
o tanque vazio (ou com a resistência no valor máximo), marcamos na escala do mostrador o 
valor "vazio". Repetimos o procedimento para o tanque cheio. Fazemos o mesmo para 1/4, 1/2 
e 3/4 do volume do tanque. 
 Para completarmos a calibração estática do sistema temos que avaliar as possíveis 
entradas interferentes e modificadoras. 
 Caso o automóvel acelere, ocorrerá um acúmulo do combustível na parte posterior do 
tanque (figura 3.2.b), fazendo com que a bóia acuse um valor menor que o real. Este é um típico 
erro causado por uma entrada interferente, pois, o sistema de medida continua funcionando 
normalmente, e o erro ocorre na captação da variável. 
 A Figura 3.2.c mostra o sistema medindo o nível do tanque com uma diminuição na 
tensão da bateria do automóvel. Trata-se de uma característica entrada modificadora, pois a 
relação entrada/saída foi alterada. 
 Na calibração de um sistema de medida, são necessários os seguintes passos: 
 « Examinar a construção do instrumento, identificar e listar todas as possíveis 
entradas. 
 « Decidir, entre as entradas, quais as mais significantes para a calibração do 
instrumento. 
 « Procurar variar todas as entradas significantes acima das faixas consideradas 
necessárias. 
 « Fixar algumas entradas, variando outras, e registrando a(s) saída(s), e 
desenvolvendo a relação entrada/saída (estática) para a entrada desejada. 
 
 
3.2. - MÉTODOS DE CORREÇÃO DAS ENTRADAS INTERFERENTES 
 E MODIFICADORAS 
 
 1. - Método natural de insensibilidade 
 Trata-se de prover o sistema de medida de um elemento sensitivo primário que 
seja sensível apenas à entrada desejada. 
 
 2. - Método da Realimentação da entrada 
 Trata-se de prover o sistema de medida de um equipamento de realimentação de 
informação (feedback) que consiga anular a entrada indesejada. 
 
 3. - Método da Correção da Saída 
 Deve-se estimar a magnitude da interferência da entrada indesejável na saída, e 
calcular correções, adicionando ou subtraindo os valores estimados. 
 
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 4. - Método de filtragem dos sinais 
 Trata-se da adição de elementos (filtros, normalmente eletrônicos) que permitem a 
passagem apenas dos sinais desejados. 
 
 5. - Método da entrada em oposição 
 Consiste em, intencionalmente, introduzir no sistema, entrada(s) que tendem a 
cancelar os efeitos das entradas indesejáveis. 
 
Exercício nº 1: 
 Classifique as seguintes entradas para o exemplo do medidor de nível de combustível do 
automóvel: 
 § erros causados quando o automóvel está numa descida ou subida; 
 § erro causado pela temperatura (variação do volume do combustível) 
 § erro causado pela temperatura (variação do comprimento da vareta da bóia) 
 § erro causado pela temperatura (variação da resistência elétrica) 
 § erros causados quando o automóvel faz uma curva. 
 
Exercício nº 2 : 
 Formule uma solução para cada erro do exercício nº 1. 
 
Exercício nº 3 : 
 Analise o medidor de pressão da Figura 2.2. e formule os 4 passos necessários para a sua 
calibração. 
 
Exercício nº4 : 
 Para o termômetro de pressão da Figura 2.3. : 
 · Qual é a entrada desejada e a saída ? 
 · Quais são as entradas interferentes e modificadoras ? 
 · Exponha como você procederia para fazer a calibração estática. 
 · A temperatura do ar próximo ao tubo capilar é uma entrada interferente ? 
 · O aumento da diferença de temperatura entre o tubo de Bourbon e o bulbo 
ocasiona um erro na medida. Que tipo de entrada causou esse erro ? Discuta formas de eliminá-
lo. 
 
Exercício nº 5 : 
 Discuta um método de calibração para o contador digital da Figura 2.4. Avalie as 
entradas e as saídas. Encontre as possíveis entradas interferentes e modificadoras. 
 
Exercício nº 6 : 
 Usando como referência a Figura 2.2, proponha um outro mecanismo para indicar o valor 
da pressão do fluido. Faça um esquema abaixo, indicando os elementos funcionais do 
instrumento.