Metrologia: como cadastrar um método?

O cadastro de um método envolve alguns conhecimentos técnicos prévios que são considerados avançados!

Pré-requisitos

O usuário responsável por cadastrar métodos precisar ser capaz, por exemplo, de criar uma planilha eletrônica de calibração.

Listamos aqui alguns conhecimentos que facilitam o entendimento e a leitura este tópico:

Ter curso de cálculo de incerteza (ISO-GUM).
Ser um responsável técnico, ou seja, equivalente ao signatário autorizado.
Ter facilidade com modelagem matemática.
Ter participado do treinamento sobre este assunto com um membro da nossa equipe.

Modelagem

A modelagem é uma forma de equacionar um problema real para que um processador possa reselvê-lo.

No caso da modelagem do método, precisamos descrever como a calibração será realizada para que o sistema possa calcular o resultado da calibração.

Exemplo de modelagem - medição direta simples

Na modelagem direta simples temos um padrão (SMP) e um objeto sob calibração (SMC). Segundo o VIM (Vocabulário Internacional de Metrologia), calibração, grosso modo, é a comparação do objeto com o padrão.

Mas como modelar uma comparação?

Simples, basta fazer a diferença e encontrar o erro, se o erro for negativo saberemos quem é o maior, se o erro for positivo também! E, por fim, se o erro for ZERO saberemos que são iguais.

A modelagem desta medição direta

R = SMC - SMP

Onde:

R: será o resultado da calibração (erro ± incerteza).
SMC: os valores relacionados ao objeto sob calibração, incluindo todos os erros e incertezas cadastrados nas componentes de incerteza do método.
SMP: os valores relacionados ao único padrão da calibração, incluindo todos os erros e incertezas cadastrados nas componentes de incerteza do método.

Parabéns, acabou de fazer sua primeira modelagem para um método de calibração, agora só precisa cadastrar as componentes de incerteza!

Exemplo de modelagem - medição indireta com 2 padrões

Na modelagem indireta com 2 padrões temos um padrão (SMP1) e um outro padrão (SMP2) e um objeto sob calibração (SMC).

A modelagem desta medição indireta

A modelagem dependo do que está sob calibração:

Ela pode ser uma razão entre os padrões, como o cálculo de uma densidade, uma vazão ou mesmo uma corrente elétrica que passa por um resistor padrão.
Também pode ser um produto entre os padrões, como o cálculo da energia a partir de um padrão de tempo e outro de potência.
Também pode ser uma simples soma, como 2 massas ou 2 blocos padrões.

Bem, acho que já entendeu! Então vamos pegar o primeiro caso e modelar...

SMP = SMP1 / SMP2
R = SMC - SMP

Onde:

R: será o resultado da calibração (erro ± incerteza).
SMC: os valores relacionados ao objeto sob calibração, incluindo todos os erros e incertezas cadastrados nas componentes de incerteza do método.
SMP1: os valores relacionados ao primeiro padrão (do numerador da divisão), incluindo todos os erros e incertezas cadastrados nas componentes de incerteza do método.
SMP2: os valores relacionados ao segundo padrão (do denominador da divisão), incluindo todos os erros e incertezas cadastrados nas componentes de incerteza do método.
SMP: é o resultado da razão entre os dois padrões, incluindo todos os erros e incertezas herdados dos padrões envolvidos.

Caso tenha uma modelagem mais complexa, não se preocupe! Temos um especialista com mais de 20 anos de experiência para te ajudar, solicite um orçamento via nosso e-mail de suporte: ti@calibre.software!

Resultado da calibração

O resultado da calibração é, segundo nossa interpretação da normal, a estimativa de uma tendência (erro sistemático) e sua incerteza expandida de medição.

Dicas e orientações

INSTRUÇÕES BÁSICAS

Dicas básicas e palavras reservadas

São palavras que não podem ser utilizadas como variáveis, por exemplo, pi, e, cos, sin, etc. (são funções ou constantes do sistema). Por isto sugere-se utilizar letras maíusculas para variáveis, visto que funções e constantes utilizam letras minúsculas.
Não utilize palavras com "_" (underline), pois este caractere também tem uso interno.

Transdutores

Inclua a equação SMP2Input = SMP1 na modelagem para entrada de um transdutor cujo nome da variável seja SMP2 tenha a faixa do padrão SMP1 como entrada. Note que as variáveis dependentes, por exemplo, SMP2 depende de SMP1, precisam ser declaras antes (ordem alfabética é utilizada nesta ordenação), isto é, jamais deixe SMP1 depentendo de SMP2 (exceto para o mensurando, que sempre será o último a ser calculado).

Leituras dependentes

Inclua a equação SMP2Leitura = SMP1 no início da modelagem para forçar que as leituras da variável "SMP2" sejam herdadas das leituras da SMP1. É importante que o nome da variável SMP2, que herdará as leituras, venha após a variável SMP1 em ordem alfabética, porque senão o cálculo não será possível, como já foi explicado no caso do transdutor.

Aplicação: pode ser útil caso um multicalibrador tenha sido calibrado em bar e deseja-se utilizado em psi, por exemplo.

Os cálculos são no SI

Todas as variáveis serão convertidas para o seu valor no SI antes dos cálculos, caso queira que uma variável não seja convertida utilize o sufixo not, ou seja, se a variável for SMP1, então mude seu nome para SMP1not, pois isso irá informar ao sistema para usar o valor sem a conversão para o SI (use isso apenas se realmente for necessário, pois a conversão de unidades influencia, por exemplo, no valor do coeficiente de sensibilidade).

Soma de padrões

Para que o sistema facilite o uso de métodos com soma de padrões, amplamente utilzado nas calibrações de balanças e paquímetros, use, na primeira linha da modelagem, a seguinte equação: SMP = AUTO_SOMA.

Assim o sistema irá buscar automaticamente, por exemplo, os pesos que atendam ao ponto calibrado fazendo algo como SMP = SMP1 + ... + SMPn.

NOTAS IMPORTANTES

As variável são ordenadas alfabeticamente e como algumas podem depender de outras previamente calculadas (como em transdutores), sugere-se a escolha com atenção nos nomes das variáveis, como por exemplo fazer as variáveis independentes terem nomes que as coloquem no início da lista!
Para validação da modelagem são usados valores de validação aleatórios, mas algumas funções, como termopar, possuem intervalos específicos de valores de entrada, por isso é necessário utilizar nomes de variáveis fixas para este tipo de modelagem, leia mais em FUNÇÕES ESPECIAIS.

FUNÇÕES ESPECIAIS

`pt100`

Usando a ITS-90, calcula a temperatura, em Kelvin por padrão, para uma data resistência (em Ohms) de um sensor PT-100. Pode-se, opcionalmente, passar C para que a temperatura seja em graus Celsius.

Exemplos de uso na função de transferência:

pt100(Resistor)

pt100(Resistor; 'C')

pt100_inverse

Usando a ITS-90, calcula a resistência, sempre em Ohms (\( \Omega \)), para uma data temperatura, em Kelvin por padrão.

Exemplos de uso na função de transferência:

pt100_inverse(SMP)

pt100_inverse(SMPnot; 'C')

Nota: o último parâmetro do segundo exemplo é opcional e indica que a temperatura passada pela variável SMPnot está em graus Celsius.

termopar

Usando a ITS-90, calcula a temperatura, em Kelvin por padrão, para uma data tensão (em Volts) de um sensor termopar. Pode-se, opcionalmente, passar C para que a temperatura seja em graus Celsius.

Exemplos de uso na função de transferência:

termopar('K'; Tensao)

termopar('J'; Tensao; 'C')

Nota: o primeiro parâmetro é sempre o tipo do termopar enquanto que o último parâmetro, opcional, pode ser usado para que o resultado seja em grasus Celsius. IMPORTANTE: a variável Tensao é necessária, ou seja, qualquer outro nome para irá gerar erro na validação da modelagem porque os valores aleatórios gerados para as variáveis são incompatíveis com a função termopar e, quando o nome da variável for Tensao, o sistema colocará um valor fixo compatível com os valores esperados pela função termopar.

termopar_inserse

Usando a ITS-90, calcula a tensão, sempre em Volt, para uma data temperatura, em Kelvin por padrão.

Exemplos de uso na função de transferência:

termopar_inverse('K'; SMP)

termopar_inverse('K'; SMPnot; 'C')

Nota: o primeiro parâmetro é sempre o tipo do termopar enquanto que o último parâmetro, opcional, pode ser usado mudar a unidade da temperatura de entrada para grasus Celsius, a qual será dada pela variável SMPnot.

interp

Função de interpolação linear entre dois pontos, uma maneira simples de inserir uma tabela na modelagem.

Esta função pode ser chamada com 2, 3 ou 4 parâmetros!

Exemplos com 2 parâmetros

interp(12; [10;14;18])

Neste caso irá retornar 12 mesmo.

interp(7; [10;11;12])

Aqui retornará 10, pois é o menor valor do vetor.

Exemplos com 3 parâmetros

interp(ExpressaoA; [0;1;2]; [4;6;8])

interp(SMPLeitura; [0;1;2]; [8;6;4])

Exemplos com 4 parãmetros

interp(ExpressaoA; [0;1;2]; [4;6;8]; 'm')

Aqui o m, uma string, significa que é para retornar o máximo valor encontrado pela interpolação, ou seja, se a interpolacar cair entre o 6 e o 8, retornará o 8.

interp(1,5; [0;1;2]; [8;6;4]; 'i')

Já o i significa índice, ou seja, não irá retornar o valor interpolado, mas o primeiro índice da interpolação. Neste exemplo seria o número 1 porque o 1,5 está entre o 1 (índice 1) e o 2 (índice 2) e o desejo é pegar o índice da interpolação e não o valor interpolado (este é um caso pouco usado).

Além de m e i também pode ser usado l (L minúsculo) ou r, para informar que se deseja pegar o lado esquerdo (left) ou o lado direito (right), respectivamente. Ainda pode ser passado mi ou im para o caso de desejar o índece do máximo resultado.

Explicação: se a ExpressaoA contiver o valor 1,5, então a função acima irá resultar em 5, que é a metade do caminho dos 2 primeiros pontos do segundo vetor, ou seja, será feita uma interpolação linear do valor passado como primeiro parâmetro consultando o primeiro vetor (segundo parâmetro) e retornando um valor calculado da interpolação linear do segundo vetor (terceiro parâmetro).

INDICADORES DO EQUIPAMENTO

Tolerancia

Trata-se da tolerância do processo ao qual o equipamento esteja medindo, já dividido pelo T.U.R.

INDICADORES DAS FAIXAS

Estes possuem seus valores convertidas para o SI, exceto se existir o sufixo not no final do nome da sua variável (já explicado acima).

Exemplos de uso na modelagem:

Na modelagem, para a variável SMC, use: SMCFaixa ou SMCFundo para acessar o valor cadastrado no campo faixa ou no campo fundo de escada da faixa que será definida para a variável SMC.
Na componente de incerteza, para a variável SMC, use apenas Faixa ou Fundo (já que na componente a variável já está definida).

Inicio e InicioFT

Tratam-se do início de escala da faixa relativa à variável (FT para a função de transferência da entrada de transdutores).

Fundo e FundoFT

Tratam-se do fundo de escala da faixa relativa à variável (FT para a função de transferência da entrada de transdutores).

Faixa

Trata-se da faixa ou do valor fixo da faixa relativa à variável.

MAIS INDICADORES DAS FAIXAS

Estes NÃO terão seus valores convertidos para o SI!

Resolucao

Trata-se da resolução da faixa relativa à variável (este campo pode ser uma fórmula e pode usar os outros indicadores da faixa, antes de sua conversão para o SI).

Especificacao

Trata-se da especificação do fabricante cadastrada na faixa relativa à variável.

INDICADORES ADIMENSIONAIS DAS FAIXAS

Os indicadores a seguir não possuem dimensão específica, ou seja, não haverá conversão de unidade e seu valor será inserido no cálculo exatamente como colocado aqui.

Estes indicadores são campos de fórmula e também pode usar os outros indicadores da faixa, por exemplo, Ponto * 0,01 para 1% do ponto (cuidado ao usar indicadores que possuem conversão para a unidade do SI, como a Leitura, pois isso pode gerar um cálculo diferente do planejado).

Podem ser utilizados como um valor que será incluído na modelagem ou na expressão do erro ou da incerteza de uma componente de incerteza da modelagem.

Constante

Trata-se de uma constante para uso geral, que normalmente está relacionada ao material de construção do instrumento (ex.: densidade do material, constante de dilatação térmica etc.).

ValorAuxiliar

Trata-se de outro indicador como o da constante acima, também para uso geral, que pode ser utilzado para outra finalidade caso sua calibração precise de mais um valor de cálculo.

INDICADORES DA CALIBRAÇÃO

Temperatura

Trata-se do valor da temperatura média da calibração, em graus Celsius.

TemperaturaInicial

Trata-se do valor da temperatura medida no início da calibração, em graus Celsius.

TemperaturaFinal

Trata-se do valor da temperatura medida no final da calibração, em graus Celsius.

TemperaturaVar

Trata-se da incerteza ou variação da temperatura da calibração, em graus Celsius.

Umidade

Trata-se do valor da umidade média da calibração, em umidade relativa.

UmidadeInicial

Trata-se do valor da umidade medida no início da calibração, em umidade relativa.

UmidadeFinal

Trata-se do valor da umidade medida no final da calibração, em umidade relativa.

UmidadeVar

Trata-se da incerteza ou variação da umidade da calibração, em umidade relativa.

Pressao

Trata-se do valor da pressão atmosférica do local da calibração, em hPa.

PressaoInicial

Trata-se do valor da pressão medida no início da calibração, em hPa.

PressaoFinal

Trata-se do valor da pressão medida no final da calibração, em hPa.

PressaoVar

Trata-se da incerteza ou variação da pressão atmosférica do local de calibração, em hPa.

INDICADORES DAS FAIXAS À CALIBRAR

Ponto

Trata-se do ponto calibrado para a variável, conforme informado no campo pontos a calibrar (este indicador não é convertido para o SI).

Leitura

Trata-se da leitura ou do cálculo da faixa relativa à variável, neste caso o valor médio calculado (no SI, se for o caso).

Semiamplitude

Trata-se da amplitude das leitura de um ponto, ou seja, a diferença entre a maior leitura e a menor leitura de um dado ponto (estes valores não são corrigidos e estão no SI, se for o caso).

Excentricidade

Trata-se do maior desvio de excentricidade de uma verificação de excentricidade. Este indicador permite o uso do resultado da verificação da excentricidade como fonte de incerteza e sua indicação é utilizá-lo na fórmula do erro de uma componente de incerteza, mas pode ser usado na modelagem (vale ressaltar que este indicador não é convertido para o SI).

Nota importante: deve ser preenchida antes de se calcular os resultados da calibração, caso o cálculo use este indicador.

ExpressaoA

Trata-se do valor calculado pela "Expressão A" do cadastro da faixa a calibrar da calibração interna.

ExpressaoB

Trata-se do valor calculado pela "Expressão B" do cadastro da faixa a calibrar da calibração interna.

Nota: seus valores para validação são sempre iguais a 1,0, ou seja, caso use estes indicadores na modelagem ou em componentes de incerteza, para validação (evitar divisão por zero) será utilizado 1,0, mas se deixar em branco poderá gerar erro ao tentar dividir, pois no cálculo será considerado o valor informado.

INDICADORES PARA BUSCAR RESULTADOS DE CALIBRAÇÕES DOS PADRÕES

Exemplo de uso:

Na componente de incerteza, para a variável SMP, basta incluir no campo erro CertificadoErro e no campo incerteza CertificadoIncerteza para que o sistema busque, automaticamente, uma interpolação linear para o ponto calibrado tanto para o erro quanto para a incerteza.

Bem-vindo ao Calibre.Software