Características dinâmicas dos instrumentos de medida

características dinâmicas dos instrumentos de medida
Todos nós sabemos que os instrumentos de medida demoram um certo tempo para atingirem o valor da medida. Esse tempo ocorre devido a inércias, resitências e atrasos necessários para se obter equilíbrios de forças, pressões, temperaturas, etc.

5.1. - Velocidade de Resposta ou Inércia de um instrumento
Corresponde ao tempo tomado pelo sistema de medição em responder completamente a uma modificação no valor da variável de entrada. Vamos tomar, por exemplo, um termômetro de mercúrio que, estando a temperatura ambiente (20 ºC), será mergulhado numa cuba com água a 80 ºC. termômetro a

água 80 ºC

20 ºC

Figura .5.1. - Termômetro usado para medição da temperatura da água

Ao ser mergulhado na cuba, o termômetro passa a receber um fluxo de calor. Todas as partes do termômetro (vidro do bulbo, mercúrio e vidro da haste) passam a aquecer-se. Com a dilatação do mercúrio, este se expande pelo tubo capilar, à medida em que vai recebendo calor. Vejamos :

Instrumentação e Controle

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água 80 ºC

Figura 5.2. - Sistema durante o equilíbrio de temperatura

vidro

fluxo de calor água a 80 ºC 20 ºC

mercúrio

Fluxo de Calor

Figura 5.3. - Fluxo de calor passando pelo vidro do bulbo e aquecendo o mercúrio.

Durante o tempo em que houver fluxo de calor da água para o mercúrio, o termômetro estará marcando um valor errado de temperatura. É o chamado erro dinâmico. Apenas a partir do instante que houver equilíbrio térmico (ou seja, a água, o mercúrio e o vidro estiverem a mesma temperatura (80 ºC), o erro dinâmico deixa de existir, e o termômetro passa a medir a temperatura da água com a precisão que lhe é própria. A velocidade de resposta e o erro dinâmico são importantes quando se pretende medir grandezas dinâmicas.

5.2. - Função Transferência de Sistemas.
No Capítulo 1 definimos o que um sistema, e no Capítulo 3 vimos que um instrumento de medida pode ser tratado como um sistema. A Fig. 5.4