Calibração e Aferição

Definições

Todos os sensores de temperatura são fabricados e fornecidos com limites de erro permissíveis, denominados faixa de tolerância. Quando se faz necessário verificar se um sensor de temperatura apresenta valores dentro da sua faixa de tolerância, ou ainda quando é importante reduzir a incerteza de medição do sensor, preocupação que ocorre em casos especiais, existem dois procedimentos que podem ser realizados:

a) - Aferir o sensor de temperatura: Consiste no levantamento da curva de resposta do sensor e na verificação se a mesma está dentro dos limites de tolerância fornecidos pelo fabricante.

b) - Calibrar o sensor de temperatura: Consiste no levantamento da curva de resposta do sensor. Este procedimento é usualmente feito quando se deseja ter um sensor de temperatura que irá ser um padrão de temperatura ou quando se necessita de uma medição com precisão melhor do que a fornecida pelo fabricante.

Como os procedimentos para aferição e calibração são essencialmente os mesmos, será utilizado daqui por diante o termo calibração.

Serão apresentados dois tipos de calibração:

a) - Calibração Primária: Consiste na medição dos valores das grandezas termométricas do sensor de temperatura utilizando-se os pontos fixos de temperatura que constam na Escala Internacional de Temperatura de 1990, ITS-90, cujos valores de temperatura são conhecidos previamente. Esta calibração somente é feita para sensores que serão padrões primários de temperatura.

b) - Calibração Secundária: Consiste na medição da grandeza termométrica do sensor de temperatura onde o valor da temperatura é dado utilizando-se um padrão primário de temperatura, ambos imersos num meio termostático homogêneo. Os sensores submetidos a uma calibração secundária são denominados padrões secundários de temperatura. Este procedimento é o mais utilizado quando se quer a calibração de um sensor de temperatura.

A calibração secundária é uma comparação, uma vez que o valor da temperatura é dado por um outro sensor de temperatura e não por um ponto fixo da ITS-90.

Se numa calibração por comparação utiliza-se como padrão de referência um padrão de temperatura secundário, a calibração é dita terciária e o sensor de temperatura, um padrão terciário de temperatura, e assim sucessivamente. É importante ressaltar que uma calibração primária é mais precisa do que uma secundária, uma secundária mais precisa do que uma terciária,etc.

Todas as calibrações devem estar vinculadas a um padrão primário de temperatura, e quando isto ocorre diz-se que a medida é rastreada. A figura abaixo apresenta a rastreabilidade para as várias classes de calibração:


Incertezas

Todo processo de medição possui erros, por melhor que seja a qualidade do equipamento utilizado na medição. É claro que quanto maior a qualidade do sistema de medição, menor é o erro da medição, ou seja, o resultado obtido está mais próximo do valor verdadeiro da grandeza.

O valor da incerteza de uma medição permite determinar um intervalo dentro do qual o valor verdadeiro da grandeza medida se encontra. Quando se realiza uma calibração de temperatura, por exemplo, todos os equipamentos utilizados têm uma incerteza, a saber: o padrão de temperatura, o meio termostático, o instrumento de medição da grandeza termométrica, a incerteza de leitura na grandeza do sensor padrão e na do sensor que está sendo calibrado, entre outros.

O método básico para se determinar cada uma das incertezas acima consiste nos seguinte procedimento:

a) - A partir de uma temperatura de valor previamente conhecido, é feito um grande número de medições da grandeza termométrica;

b) - Com posse destes dados, calculam-se;

O valor médio da grandeza, que é a média aritmética dos valores medidos, ou seja:


onde Gi, são valores medidos.

O desvio padrão, definido como:


Desta forma pode-se estabelecer um intervalo dentro do qual se encontra o valor verdadeiro da grandeza, ou seja:

GMÉDIO - U < GVERDADEIRO < GMÉDIO + U

Portanto "U" é um parâmetro que fornece a incerteza da medição.

Conhecendo-se a incerteza de cada um dos componentes que entram na calibração de um sensor de temperatura, a incerteza do ensaio para este sensor que está sendo calibrado será dada resumidamente por:


onde:
u1: Incerteza do padrão de temperatura;
u2: Incerteza do instrumento de medição;
u3: Incerteza devido à não homogeneidade do meio termostático;
u4: Incerteza na leitura do padrão de temperatura;
u5: Incerteza na leitura do sensor que está sendo calibrado;
U: Incerteza expandida para uma abrangência com um fator de segurança de 95%

Para cada tipo de ensaio existem outros fatores que influenciam na incerteza de medição, os quais devem ser considerados.



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