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2.2 Historic Perspectives in SLA
Os parâmetros da calibração são determinados a partir de cálculos pós- carregamentos e medições. Para cada sentido de aplicação do torque, horário ou anti-horário, as Normas calculam os seguintes parâmetros para os transdutores:
a) Resultados da calibração: resultado das médias aritméticas do mensurando, considerando as diferentes posições do transdutor e os valores medidos nas direções crescente e decrescente. Os demais parâmetros da calibração deverão ser referendados relativamente aos resultados da calibração em cada ponto;
b) Repetibilidade: grau de concordância entre dois valores consecutivos de um mesmo ponto de torque, em uma mesma posição de montagem, como
as duas séries de carregamento crescentes aplicadas em 0o (ver Figura 2.8);
c) Reprodutibilidade: grau de concordância entre valores consecutivos de um mesmo ponto de torque em diferentes posições de montagem (ver Figura 2.8);
d) Deflexão residual (erro de "zero"): máximo valor residual entre as séries de medição (ver Figura 2.8);
e) Erro de interpolação: grau de concordância entre os valores medidos e aqueles calculados de curvas de ajuste. Essas curvas podem ser lineares ou polinomiais, geralmente equações de 3o grau. Uma curva de ajuste linear mostra, através do erro de interpolação, o desvio de linearidade do transdutor quanto à sua sensibilidade nominal.
f) Erro de reversibilidade: avaliação da histerese da instrumentação através do grau de concordância entre valores medidos de torque para direções crescente e decrescente de um mesmo ponto de torque da faixa (ver Figura 2.8). O erro de reversibilidade de um transdutor é definido como a diferença das medições de um determinado ponto de torque nas condições crescente e decrescente44, como mostrado na Figura 2.6, com um gráfico genérico da curva de comportamento de um transdutor e os diversos parâmetros identificados. A histerese é dependente da qualidade do extensômetro de resistência elétrica e da forma com que este foi colado ao elemento elástico do transdutor para sua instrumentação. Por esse motivo, as especificações dos extensômetros incluem valores para diferentes parâmetros de instalação55. Cada série de medição apresenta sua própria histerese e a intensidade desta dependerá dos valores de carregamento máximo nas séries. Esse fenômeno é melhor explorado no capítulo 2.5.1.
g) Incerteza do torque de referência: incerteza expandida de medição dos valores de torque de referência aplicados pelo ou medidos no sistema padrão de torque.
Figura 2.6 - Gráficos característicos de um transdutor de torque: (a) curva de não linearidade; (b) parâmetros de zero e histerese46.
h) Creep de descarregamento ou carregamento: dependência do tempo para a reação do transdutor a um determinado estímulo, podendo ser o carregamento ou o descarregamento de torque. No elemento elástico do sensor, a instrumentação via extensômetro de resistência elétrica está susceptível ao fenômeno, ou seja, mesmo com uma carga constante e estável aplicada ao sensor, o material continua a se deformar lentamente na direção da carga62. A Figura 2.7 mostra curvas de creep de descarregamento para diferentes padrões de transferência, que foram usados em46 para uma comparação interlaboratorial. Observa-se que o creep relativo está na ordem de 10-4 para tempos de descarregamento menores que 1 minuto. Quanto melhor o transdutor, ou quanto melhor as qualidades do elemento elástico e da instrumentação menor será o seu resultado de creep. No procedimento da Norma, o creep medido é a variação do valor de zero após 3 minutos de remoção da carga máxima aplicada no último carregamento de pré-carga. O creep é um parâmetro novo nestes procedimentos de calibração para caracterizar os sensores e não é usado para a classificação (ver capítulo 2.6.1).
Para melhor ilustrar e ao mesmo tempo resumir como são obtidos esses parâmetros, a Figura 2.8 mostra um exemplo de quais pontos das séries de carregamento da norma brasileira são utilizados para o cálculo de alguns desses parâmetros.
Figura 2.7 - Gráfico de creep de descarregamento para diferentes padrões de transferência utilizados em uma comparação interlaboratorial51.
Figura 2.8 - Exemplo de identificação dos pontos utilizados nas séries de medição para cálculo de alguns os parâmetros da calibração.
Ao final da calibração, o transdutor calibrado deverá ser classificado em cada ponto medido da faixa e de acordo com os valores obtidos para os parâmetros, como mostra a Tabela 2.3 com os valores máximos admissíveis de cada parâmetro em cada classe.
Tabela 2.3 - Parâmetros de classificação dos instrumentos de medição de torque55.
Classe
Valores máximos admissíveis relativos ao Resultado da Calibração / %
Parâmetros da calibração Incerteza de
medição expandida relativa do Torque de Referência Reprodutibilidade relativa Repetibilidade relativa Erro de zero relativo Erro de reversibilidade relativo Erro relativo de indicação ou interpolação 0.05 0,050 0,025 0,0125 0,063 0,025 0,010 0.1 0,10 0,05 0,025 0,125 0,05 0,020 0.2 0,20 0,10 0,050 0,250 0,10 0,040 0.5 0,50 0,25 0,125 0,63 0,25 0,10 1 1,0 - 0,25 1,25 0,5 0,20 2 2,0 - 0,50 2,50 1,0 0,40 5 5,0 - 1,25 6,25 2,5 1,0
Essa classificação funciona como uma interpretação da qualidade de um equipamento contemplando os diversos parâmetros calculados da calibração. A
classe a ser considerada para um ponto da faixa será aquela correspondente à maior classe atingida pela avaliação dos parâmetros. Por exemplo, se um ponto calibrado do transdutor atingir classe 0.1 ou classe 0.05 para todos os parâmetros exceto o erro de reversibilidade, que tenha ficado como classe 0.2, esta última deverá ser considerada como a classe final daquele ponto.
No que se refere à incerteza de medição, os procedimentos para sua estimativa têm caráter informativo nas Normas e são inclusões recentes nestes documentos63. Os parâmetros que contribuem para o cálculo da incerteza de medição são praticamente os mesmos utilizados para a classificação, ou seja, a reprodutibilidade, repetibilidade, reversibilidade, desvios da curva de interpolação, erro de zero, incerteza do sistema padrão de referência e a resolução adotada. De acordo com 61 as Normas podem apresentar diferenças nos resultados obtidos para esses parâmetros. Por exemplo, valores de incerteza obtidos através de procedimentos da norma Britânica podem atingir o dobro dos valores obtidos da norma Brasileira ou até mesmo o triplo.
A incerteza de medição obtida do procedimento de calibração estática do transdutor é um parâmetro importante que deve ser considerado para o cálculo da incerteza de medição do procedimento dinâmico. O capítulo 4.4 trata as questões específicas da incerteza de medição.