Incertezas nas medidas

Documentos relacionados
Métodos Estatísticos em Física Experimental

- desvio padrão, caracteriza a dispersão dos resultados

FÍSICA EXPERIMENTAL C ( )

Física Experimental I

Tratamento de dados e representação das incertezas em resultados experimentais

Incerteza e propagação de Erros em sistemas de medição. Prof. Valner Material desenvolvido com notas de aulas e bibliografia

Incerteza da medição de uma jóia por uma balança digital

Instrução de Trabalho

Características metrológicas dos sistemas de medição

Metrologia e Controle Geométrico Aula 3 PROF. DENILSON J. VIANA

Erros em medidas e análises físicas e químicas

MEDIDAS E INCERTEZAS

CÁLCULO DA INCERTEZA

Capítulo I Noções básicas sobre incertezas em medidas

Introdução à Instrumentação

Instrumentação Industrial. Fundamentos de Instrumentação Industrial: Introdução a Metrologia Incerteza na Medição

Leis Físicas da Natureza Erros e Incertezas- Aula prática Profª Eliade Lima

Incerteza em Medições. Introdução. ECV-5240 Instrumentação de Ensaios

27/03/2009 INCERTEZA DE APLICADA AO USO DO GÁS NATURAL. Esp.Henrique Diniz. Objetivos. Abordar os aspectos práticos sobre Incerteza de Medição

Aula II Estatística Aplicada à Instrumentação Industrial -Avaliação da Incerteza de Medição

Conceitos introdutórios

2 Medida de Incertezas: Fundamentos

Esclarecimento: VARIÁVEL: as variações do mensurando são maiores que a incerteza expandida do SM

Física Geral. Incertezas em Medidas Diretas

Guia RELACRE CÁLCULO DA INCERTEZA NA CALIBRAÇÃO DE CONTADORES DE ÁGUA PELO MÉTODO VOLUMÉTRICO

Estimativa da Incerteza de Medições Por Laboratórios de Calibração e Especificação da Calibração e Capacidade de Medição em Tabelas de Acreditação

ERROS E INCERTEZAS EXPERIMENTAIS

Nota Introdutória... IX. Objectivos dos Conteúdos do Livro de Metrologia Industrial... XI. Capítulo 1 A Metrologia em Portugal...

Medição e Erro. Luciano Lettnin Março/2013

MEDIDAS EXPERIMENTAIS

MEDIÇÃO DE GRANDEZAS. Para medir uma grandeza precisamos de: -Uma unidade - Um instrumento que utilize essa unidade

MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO

Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia

3. Conceitos Introdutórios. Qualidade em Análise Química

Introdução às Medidas em Física 2 a Aula *

Tratamento Estatístico de Dados em Física Experimental. Prof. Zwinglio Guimarães 2 o semestre de 2016 Tópico 1 Revisão e nomenclatura

O objectivo final da medição determina o modo como a medição deve ser alcançada

Capítulo IV A Distribuição Normal

Coordenação de Engenharia de Alimentos Química Analítica - QA32A Professora: Ailey Ap. Coelho Tanamati MEDIDAS E ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

CAPÍTULO 6. Incerteza de Medição. 6.1 Introdução

Avaliação e Expressão de Medições e de Suas Incertezas

Introdução às Medidas em Física a Aula. Nemitala Added Prédio novo do Linac, sala 204, r. 6824

Profa Marcia Saito. Prof Osvaldo Canato

MÉTODOS QUANTITATIVOS PARA CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO EXPERIMENTAL

MEDIÇÃO NO LABORATÓRIO

Metrologia Química (Ano lectivo 2016/17)

TMEC018 Metrologia e Instrumentação. Prof. Alessandro Marques

Tratamento estatístico de observações geodésicas

Incerteza de medição simplificada na análise da conformidade do produto

amostra é o subconjunto do universo ou da população por meio do qual se estabelecem ou se estimam as características desse universo ou população

TRATAMENTO ESTATÍSTICO DE DADOS EXPERIMENTAIS

NOTA SOBRE ANÁLISE DE DADOS EXPERIMENTAIS

As sete unidades de base do SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

Laboratório de Física I. Prof. Paulo Vitor de Morais

definição do mensurando condições ambientais

Instrumentação Industrial. Fundamentos de Instrumentação Industrial: Caracterização Estática

Laboratório de Termodinâmica e Estrutura da Matéria Docente: João Fonseca,

Física Geral - Laboratório (2014/1) Estimativas e erros em medidas diretas (I)

Estimativas e Erros. Propagação de erros e Ajuste de funções

Física Geral - Laboratório (2013/1) Aula 4: Estimativas e erros em medidas diretas (II)

Métodos Estatísticos em Física Experimental. Prof. Zwinglio Guimarães 1 o semestre de 2015 Aula 2

08/12/97 Luiz Feijó Jr.

4 ABORDAGENS METROLÓGICAS

Técnicas de medida. Algumas considerações

Introdução às Ciências Experimentais Curso de Licenciatura em Física. Prof. Daniel Micha CEFET/RJ campus Petrópolis

Breve introdução ao tratamento de dados experimentais e representação gráfica

6 Estudos de incerteza

ERROS E INCERTEZAS EXPERIMENTAIS

NOÇÕES RÁPIDAS DE ESTATÍSTICA E TRATAMENTO DE DADOS

Termodinâmica O que significa?

VII Jornadas Técnicas de Segurança no Trabalho. Nuno Pereira, ECO 14, Lda.

Física Geral (2013/1) Aula 3: Estimativas e erros em medidas diretas (I)

ESTATÍSTICA. x(s) W Domínio. Contradomínio

Física Geral - Laboratório (2014/1) Estimativas e erros em medidas diretas (I)

Noções de Exatidão, Precisão e Resolução

Profa. Dra. Suelí Fischer Beckert

&DStWXOR7UDWDPHQWRGRV'DGRV $QDOtWLFRV

3. CONFIABILIDADE METROLÓGICA

Física Geral - Laboratório. Aula 2: Organização e descrição de dados e parâmetros de dispersão e correlação

EXPERIMENTO I MEDIDAS E ERROS

Tratamento estatístico de dados experimentais - conceitos básicos

7 Resultados de Medições Diretas. Fundamentos de Metrologia

Exercícios de programação

Transdução de Grandezas Biomédicas

Física Geral - Laboratório (2013/2) Aula 3: Estimativas e erros em medidas diretas (I)

Aula I -Introdução à Instrumentação Industrial

Introdução às Medidas em Física 3 a Aula *

METROLOGIA E ENSAIOS

MEDIDAS E ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS

Instrumentação, Aquisição e Processamento de Sinais para Medições de Engenharia

CÁLCULO NUMÉRICO. Profa. Dra. Yara de Souza Tadano.

Prof. Paulo Vitor de Morais

Teoria Elementar dos Erros, precisão e acurácia e Escala. ProfªMA Agnes Silva de Araujo

Utilização de Métodos de Cálculo Numérico em Aerodinâmica

BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA 3: Med. Grandezas, Unidades e Representações

Apostila de Metrologia (parcial)

Erros e Medidas. Professor: Carlos Alberto Disciplina: Física Geral e Experimental. Profº Carlos Alberto

Transcrição:

Incertezas nas medidas O objectivo de qualquer medição é avaliar um produto ou o resultado, aceitando ou rejeitando esse produto ou esse teste (e. calibração, inspecção, investigação científica, comércio, indústria, etc.) É necessário ter confiança no resultado; É essencial ter uma incerteza associada;

Erro ou incerteza de uma medição: diferença entre o valor medido e o valor aceite como verdadeiro para essa medida ou grandeza. Eactidão: proimidade entre o resultado de uma medida e o seu verdadeiro valor. Precisão (repetibilidade): proimidade entre os resultados repetidos de uma medida, nas mesmas condições. Reprodutibilidade: repetibilidade da medida quando feita em diferentes condições de medição.

O objectivo de qualquer medição não é obter o verdadeiro valor, mas associar-lhe uma incerteza aceitável para a medida em questão. Eactidão versus Precisão Desvio ou tendência de um aparelho de medida

Eactidão e precisão (com e sem desvio) - medidas - verdadeiro valor

Apresentação da incerteza medida de = med δ Valor de : entre ( - δ) e ( + δ) A garantia de que o valor de se encontra naquele intervalo nem sempre é razoável; Nestas situações associa-se a este intervalo um nível de confiança de que a medida aí se encontra. Para estabelecer este nível de confiança, necessitamos de um estudo da estatística envolvida na medição.

Algumas regras básicas na apresentação das incertezas As incertezas devem ser apresentadas com apenas 1 algarismo significativo (ecepção se algarismo é 1): 9,82 0,0342 (m s -2 ) ; 9,82 0,03 (m s -2 ) O último algarismo significativo do valor medido deve ser da mesma ordem de grandeza do que a incerteza: - 6051,78 30 (m s -1 ) ; 6050 30 (m s -1 )

Nos cálculos intermédios, deve manter-se +1 algarismo significativo, para evitar erros adicionais introduzidos por arredondamentos. O nº correcto de algarismos significativos deve ser aplicado no resultado final. as unidades das incertezas são as mesmas do valor medido: (1,61 0,05)10-12 F

Erro absoluto e erro relativo med med med med med 100% O erro relativo é adimensional. Como associar uma incerteza ou erro a uma determinada medida?

Tipos de erros - aleatórios: valores medidos estão dispersos em torno do valor médio. Pode ser reduzida através da repetição das medidas. - sistemáticos: devidos a desvios não aleatórios introduzidos nas diferentes medidas. Geralmente causados pelo aparelho de medida, observador e/ou condições ambientais

Algumas origens para os erros aleatórios: - resolução do instrumento de medida; - histerese - ruído - radiação - contaminação de materiais - correntes de ar

Algumas origens para os erros sistemáticos: Aparelhos de medida - ajuste do zero do aparelho de medida - alinhamento dos aparelhos de medida (e: óptica) - histerese - uso e fatiga dos aparelhos de medida - polarização deficiente (e: aparelhos eléctricos)

Algumas origens para os erros sistemáticos: Ambiente -Temperatura -Pressão - humidade - vibrações - campos eléctricos e magnéticos eternos

Algumas origens para os erros sistemáticos: Erros de observação -leitura - paralae - estimativa por interpolação - memória

Avaliação da incerteza GUM Guide to Uncertainty in Measurement, 1993 - Tipo A (erros aleatórios): aqueles que podem ser avaliados através de processos estatísticos. Cada resultado é epresso com uma incerteza que será combinada para calcular a incerteza total. - Tipo B (Erros sistemáticos ): avaliados de forma não estatística. A função de densidade de probabilidade é considerada conhecida. A incerteza é também utilizada para calcular a incerteza total.

Eemplo de medidas afectadas por erros aleatórios Medidas do tempo de queda de um objecto de uma altura h=2m. Nºmedida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Valor (s) 0.69 0.84 0.55 0.66 0.68 0.59 0.62 0.75 0.63 0.64 Nº medida 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Valor (s) 0.66 0.69 0.59 0.58 0.63 0.71 0.52 0.62 0.69 0.49 t =0,64 s =0,079 s 1 N i N 1 i

Desvio padrão 1 2 N i i Desta forma os desvios não se anulam Quanto menor for, maior precisão terão as medidas: Desvios da média, d i 0 1 ) ( 1 N N d d i i i i

n. medidas Histograma de ocorrência 7 6 Função de Gauss 5 4 3 2 1 0 0 00,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,3 0,5 0,40,6 0,50,70,60,80,7 0,9 0,8 1 0,9 1,1 1,2 1 1,1 1,2 t (s) Intervalos de tempo: 0,05 s

Função normal ou de Gauss: G ( m) 2 2 G ( ) K e 2 valor mais provável desta distribuição parâmetro relacionado com largura da distribuição probabilidade de ocorrência do valor mais provável Nº total de ocorrências: Quando o número de medidas é elevado: N G( ) d m G

Curva da Gauss Intervalos de confiança Intervalo área debaio curva Desvio padrão Cálculo da área m m G G( ) d G N 68,3% m m 2 2 G G( ) d G N 95,5%

Para um conjunto de N medidas, i : i N i é o seu valor médio i N 1 i 2 é o desvio quadrático médio ou desvio padrão m N é o desvio padrão da média O valor de uma grandeza obtido a partir de um conjunto de N medidas será dado por m

maior nº de medidas maior precisão?? m N Para n 12, a melhoria em m deia de ser significativa.

- Distribuição normal: geralmente aceite e escolhida para representar processos aleatórios - Pequenas amostras: Distribuição Student-t - Y 1 Y t N 2 0 1 N 2 t X N http://mathworld.wolfram.com/studentst-distribution.html

Erros tipo B avaliação não estatística Pretende-se associar uma incerteza, determinada por: -Calibração ou resolução dos aparelhos de medida; - estimativa de efeitos ambientais - monotorização de efeitos que influenciam as medidas - desvios do observador, paralae. - análise de dados obtidos anteriormente - eperiência desempenha papel importante.

3 tipos de funções de distribuição de probabilidade usadas: - normal ou de Gauss. E. calibração de aparelhos - Rectangular. E. escala dos aparelhos de medida - U-shaped (utilizada em medidas de frequência)

Distribuição rectangular ou uniforme http://mathworld.wolfram.com/uniformdistribution.html i -a -- i i +a + i 1 2 a a 2 1 i a a 12 2 i 1 3 a Desvio padrão associado à distribuição rectangular

Incertezas Tipo B Incerteza padrão = Limite de incerteza factor de transformação Tipo de densidade de probabilidade Fator de correcção Normal ou de Gauss 0,5 Rectangular ou uniforme 1/ = 0,6 U-shaped 1/ = 0,7 2 3

Fórmula de propagação de erros (Tipo A e B) f (,y,z) : função de várias variáveis d, y dy, z dz : incertezas em cada uma das variáveis Erro máimo em f(,y,z) (grandezas correlacionadas) f df f d f y dy f z dz Estatística (grandezas não correlacionadas): f f 2 f y y 2 f z z 2

Incerteza padrão combinada (GUM) U c U tipoa 2 U tipob 2 (Lei de propagação da incerteza) Incerteza epandida - Factor k U ep U c k -Nível de confiança, p - k=2 p=95% - k=3 p=99%

Modelo para realizar medição Medir os vários i Associar a cada i uma incerteza u(i) Tipo A Tipo B Dist. Normal Desvio padrão(ua) média Dist. Normal Fator=1/k * Dist. uniforme Fator=0,6 U A,1,2, n U B1,2,.. U B4,5, Incerteza padrão combinada (Uc) Incerteza padrão epandida = Uc k * - k é definido em seguida

Relatório da Incerteza padrão (Uncertainty budget)

Embora o GUM aconselhe procedimentos para a obtenção de uma incerteza associada a uma medição, não pode substituir o pensamento crítico, a honestidade intelectual e o profissionalismo. A avaliação da incerteza não é nem uma operação de rotina nem de matemática apenas; depende fortemente do conhecimento da natureza da grandeza a medir e do processo de medição. ISO/TAG 4/WG3, Guide to the Epression of Uncertainty in Measurement