Entendendo melhor o que é a incerteza na medição (1)

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medição 1Todas as medições são contaminadas por erros imperfeitamente conhecidos, de modo que a significância associada com o resultado de uma medição deve considerar essa incerteza que é um parâmetro, associado com o resultado de uma medição, que caracteriza a dispersão dos valores que podem razoavelmente ser atribuídos à quantidade medida. Porém, há problemas associados com esta definição de incerteza de medição. O que é a dispersão de se o valor verdadeiro não pode ser conhecido? Ela também implica que incerteza é somente relevante se várias medições são feitas e ela falha – por não mencionar valor verdadeiro para invocar o conceito de rastreabilidade. Uma definição mais prática, mais usada porque ela satisfaz as necessidades da metrologia industrial e não é consistente com a anterior, é a seguinte: incerteza é o resultado da avaliação pretendida em caracterizando a faixa dentro da qual o valor verdadeiro de uma quantidade medida é estimado cair, geralmente com uma dada confiança.

Incerteza padrão é o desvio padrão estimado, incerteza padrão combinada é o resultado da combinação dos componentes da incerteza padrão. Incerteza estendida é obtida pela multiplicação da incerteza padrão combinada por um fator de cobertura. É uma exigência para todos os laboratórios credenciados de calibração que os resultados reportados em um certificado sejam acompanhados de uma declaração descrevendo a incerteza associada com estes resultados. É também exigência para os laboratórios de testes, sob as seguintes circunstâncias: onde isto é requerido pelo cliente; onde isto é requerido pela especificação do ensaio; e onde a incerteza é relevante para validar ou aplicar o resultado, por exemplo onde a incerteza afeta a conformidade a uma especificação ou limite.

Os laboratórios credenciados devem ter uma política definida cobrindo a provisão de estimativas das incertezas das calibrações ou testes feitos. O laboratório deve usar procedimentos documentados para a estimativa, tratamento e relatório da incerteza. Os laboratórios devem consultar seu corpo de credenciamento para qualquer orientação específica que possa estar disponível para a calibração ou ensaio. Os meios pelos quais os laboratórios credenciados devem tratar as incertezas da medições são definidos em detalhe na ISO Guide: Guide to the Expression of Uncertaintyin Measurement.

Dessa forma, o objetivo de uma medição é determinar o valor de uma quantidade específica sujeita à medida (mesurando). Para laboratórios de calibração, isto pode ser qualquer parâmetro da medição dentro de campos reconhecidos da medição – comprimento, massa, tempo, pressão, corrente elétrica. Quando aplicado a um ensaio, o termo genérico mesurando pode cobrir muitas quantidades diferentes, como a resistência de um material, a concentração de uma solução, o nível de emissão de ruído ou radiação eletromagnética, a quantidade de micro-organismos, etc. Uma medição começa com uma especificação apropriada da quantidade medida, o método genérico de medição e o procedimento específico detalhado da medição.

Nenhuma medição ou ensaio é perfeito e as imperfeições fazem aparecer o erro de medição no resultado. Como conseqüência, o resultado de uma medição é somente uma aproximação do valor da quantidade medida e é somente completa quando acompanhado por uma expressão da incerteza desta aproximação.

Realmente, por causa da incerteza da medição, o valor verdadeiro nunca pode ser conhecido. No limite, por causa de alguns efeitos, ele pode mesmo não existir. Também deve ser notado que o artigo indefinido um, em vez do artigo definido o, deve ser usado em conjunto com valor verdadeiro porque pode haver mais de um valor consistente com a definição de uma quantidade particular. A incerteza da medição compreende, em geral, muitos componentes. Alguns podem ser calculados da distribuição estatística dos resultados de uma série de medições e pode ser caracterizados por desvios padrão experimentais. Os outros componentes, que podem também ser caracterizados por desvios padrão, são calculados das distribuições de probabilidade assumidas baseadas na experiência ou em outra informação.

Os erros aleatórios aparecem das variações aleatórias das observações. A cada momento que a medição é tomada sob as mesmas condições, efeitos aleatórios de várias fontes afetam o valor medido. Uma série de medições produz um espalhamento em torno de um valor médio. Um número de fontes pode contribuir para a variabilidade cada vez que uma medição é tomada e sua influência pode estar continuamente mudando. Elas não podem ser eliminadas mas a incerteza devido a seus efeitos pode ser reduzida, aumentando o número de observações e aplicando análise estatística.

Os erros sistemáticos aparecem pelos efeitos sistemáticos, ou seja, de um efeito no resultado de uma quantidade que não está incluído na especificação da quantidade medida mas que influencia no resultado. Estes erros permanecem constantes quando uma medição é repetida sob as mesmas condições por isso eles não revelados pelas medições repetidas. Seu efeito é introduzir um deslocamento entre o valor da medição e o valor médio determinado experimentalmente. Eles não podem ser eliminados mas podem ser reduzidos, por exemplo, fazendo-se correções para o tamanho conhecido de um erro devido a um efeito sistematico reconhecido.

Foi adotado o enfoque de agrupar os componentes da incerteza em duas categorias baseadas em seus métodos de avaliação, Tipo A e Tipo B. Esta classificação de métodos de avaliação, em vez dos componentes em si, evita certas ambiguidades. Por exemplo, um omponente aleatório de incerteza em uma medição pode se tornar um componente sistemático em outra medição que tem como sua entrada o resultado da primeira medição. Assim, a incerteza total cotada em um certificado de calibração de um instrumento incluirá o componente devido aos efeitos aleatórios, mas quando este valor total é subsequentemente usado como a contribuição na avaliação da incerteza em um teste usando este instrumento, a contribuição deve ser tomada como sistemática.

A avaliação do Tipo A é feita pelo cálculo de uma série de leituras repetidas, usando métodos estatísticos. A avaliação do Tipo B é feita por meios diferentes dos usados no método B. Por exemplo, por julgamento baseado em: dados de certificados de calibração, que possibilita correções a serem feitas e incertezas do Tipo B a serem atribuídas; dados de medições anteriores, por exemplo, gráficos históricos podem ser construídos e podem fornecer informação útil acerca das mudanças dinâmicas;experiência com ou o conhecimento geral do comportamento e propriedades de materiais e equipamentos iguais; valores aceitos de constantes associadas com materiais e quantidades; especificações dos fabricantes; e todas as outras informações relevantes.

As incertezas individuais são avaliadas pelo método apropriado e cada uma é expressa como um desvio padrão e é referida a uma incerteza padrão. As incertezas padrão individuais são combinadas para produzir um valor total de incerteza, conhecido como incerteza padrão combinada. Uma incerteza expandida é usualmente requerida para satisfazer as necessidades da maioria das aplicações, especialmente onde se envolve segurança. É recomendado fornecer um intervalo maior acerca do resultado de uma medição quando a incerteza padrão com uma maior probabilidade do que envolve o valor verdadeiro convencional da quantidade medida. Ela é obtida multiplicando-se a incerteza padrão combinada por um fator de cobertura, k. A escolha do fator é baseada no nível de confiança requerido.

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Uma resposta

  1. Mais importante do que achar que se está fazendo uma medida certa, é conhecer o erro presente.
    O resultado de qualquer medição carrega o erro do instrumento e do operador, além das diversas outras variações, como temperatura por exemplo.

    Medição é uma arte e interpretá-la, é outra…

    Um abraço e parabéns,

    Alvaro Freitas

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