Trabalho 3 - Guilherme Rocha de Paula e Pavan Rajesh Dowlani - Metrologia

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ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA – EST
Metrologia Dimensional
Professor: ANTONIO CLAUDIO KIELING
Alunos: Guilherme Rocha de Paula e Pavan Rajesh Dowlani
Matrículas: 2015100044 e 2015100026
1) Enumere pelo menos dez exemplos de sistemas de medição extraídos do
seu dia-a-dia e identifique os que operam pelos métodos da indicação,
comparação ou diferencial. Ordene os sistemas de medição identificados em
função da velocidade de medição, começando pelo mais rápido. Sua lista
confirma que os mais rápidos são os sistemas de medição que operam pela
indicação?
Relógio (indicação), Paquímetro (indicação), Velocímetro (indicação), Régua
(indicação), Termômetro (indicação), Rotâmetro (indicação), Balança eletrônica
(comparação), Voltímetro (diferencial), Acelerômetro (diferencial), Relógio
comparador (diferencial).
Sim, os mais rápidos são os sistemas de medição que operam pela
indicação.
2) Considere a medição de comprimentos pelo método diferencial da forma
esquematizada na Figura 4.3. Analise o erro devido à temperatura quando o
padrão e a peça a medir são de materiais que possuem o mesmo coeficiente
de dilatação térmica. Em que condições os erros devidos à temperatura
devem ser compensados?
Os efeitos da temperatura podem ser compensados em medições de
extensômetros, por exemplo conectando vários strain gages em conjunto para
formar uma ponte completa ou uma meia ponte.
Essa abordagem utiliza o efeito de que no circuito de ponte de Wheatstone,
que é normalmente utilizado, as tensões em diferentes strain gages são refletidas
no sinal de medição com sinais opostos (ou seja, positivo e negativo).
Por meio da organização dos extensômetros, a tensão da ponte resultante
representará apenas a carga mecânica e os efeitos dependentes da temperatura
vão se anular.
3) Selecione da lista de exercício E4.1 três sistemas de medição que operam
pelo método da indicação. Para cada um dos sistemas de medição, identifique
mailto:akieling@uea.edu.br
seus módulos: transdutor, unidade de tratamento de sinais e dispositivo
mostrador ou registrador.
O transdutor é o módulo do SM que está em contato com o mensurando.
Gera um sinal proporcional (mecânico, pneumático, elétrico ou outro) ao
mensurando segundo uma função bem definida, normalmente linear, baseada em
um ou mais fenômenos físicos. A unidade de processamento de sinal (UTS) pode
realizar filtragem, equalização, integração, processamento, etc. além de amplificar a
potência do sinal. Às vezes chamado de codec. Este módulo pode não estar
disponível em alguns SM mais simples.
O dispositivo de exibição recebe o sinal processado (amplificado, filtrado,
etc.) e o troque mecanicamente, eletromecanicamente, eletronicamente ou de outra
forma em um número que pode ser entendido pelo usuário ou produz um sinal
diretamente perceptível. Este módulo também contém unidades de gravação
responsáveis pela descrição analógica ou digital do sinal ao longo do tempo ou em
função de alguma outra grandeza independente.
4) Para cada sistema de medição da lista do exercício E4.1 que opera pelo
método da indicação, identifique os seguintes parâmetros: (a) faixa de
indicação; (b) faixa de medição (se disponível); (c1) valor de uma divisão da
escala, se analógico, ou (c2) o incremento digital, se digital; (d) resolução
adotada por você; e (e) erro máximo (faça uma estimativa baseada no seu bom
senso se esta informação não estiver disponível).
A faixa de indicação (FI) é o intervalo entre o menor e maior valor que o
dispositivo mostrador do SM teria condições de apresentar como indicação direta
(ou indicação). Nos medidores de indicação analógica a FI corresponde ao intervalo
limitado pelos valores extremos da escala. Nos instrumentos com mostradores
digitais, corresponde à menor variação da indicação direta possível de ser
apresentada.
Deve-se atentar o fato que nos mostradores digitais a variação do último
dígito não é sempre unitária. Com frequência a variação é de 5 em 5 unidades e
algumas vezes de 2 em 2 unidades. Resolução é a menor diferença entre
indicações que pode ser significativamente percebida. A avaliação da resolução é
feita em função do tipo de instrumento: a) Nos sistemas com mostradores digitais, a
resolução corresponde ao incremento digital; b) Nos sistemas com mostradores
analógicos, a resolução teórica é zero.
5) Use o modelo esquematizado na figura 4.16 para verificar que o atrito em
combinação com a elasticidade podem dar origem à histerese. Considere a
movimentação do conjunto a partir do elemento “X” e a posição do elemento
“Y”. Para que o elemento “Y” se desloque, é necessário que a força exercida
pela mola supere a força de atrito entre o elemento “Y” e a superfície onde
está apoiado.
O deslocamento do bloco é iniciado quando a deformação na mola é
suficiente para originar uma força maior do que a força de atrito estático. Com o
movimento a deformação da mola diminui, diminuindo também a força aplicada. Se
essa força aplicada é menor do que a força de atrito, o bloco para. O resultado é um
movimento intermitente com paradas.
Nota-se que se a força elástica da mola for maior que a força de atrito
estático, o bloco Y se moverá.
6) Estime o tempo de resposta de um termômetro clínico usado para medir a
temperatura corporal. Considere como tolerância um valor igual à resolução.
O tempo de resposta de um termômetro clínico, cujo início é quando este
entra em contato com o corpo e o final é a indicação do termômetro, é de
aproximadamente 20 segundos se for o infravermelho e cerca de 5 minutos se for o
de mercúrio.
7) Exprima, numericamente, a deriva temporal do sistema de medição de
velocidade de um automóvel que, em média, aumenta a velocidade indicada
em 0,2% por ano em função do desgaste dos pneus.
𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 = 0, 2%/𝑎𝑛𝑜
8) Uma célula de carga apresenta resolução de 2,0 N e erro máximo de 15 N.
Exprima estes parâmetros em termos fiduciais sabendo que a faixa de
medição é de 0 a 5 kN.
5000——100%
15————x
𝑥 = 1500/5000% = 3/100% = 0, 03%
𝑥 = 0, 03%
9) Um termômetro clínico caseiro possui faixa de medição de 35 a 42°. Seu
fabricante especifica que o erro máximo, em termos fiduciais, é de 1,0%. Qual
o valor do erro máximo em termos absolutos?
O valor do erro máximo em termos absolutos é de 0,07°C
10) Dois paquímetros apresentam máximo de 0,05 mm. O primeiro possui faixa
de medição entre 0 e 200 mm e o segundo, entre 0 e 600 mm. Em termos de
desempenho metrológico, é possível apontar qual deles é o melhor?
Sabendo que ambos possuem o mesmo erro máximo e que o segundo
possui três vezes a faixa de medição do primeiro, é possível afirmar que o segundo
paquímetro possui um erro máximo em termos relativos menor.