Classificação de Instrumentos de Medição

Instrumentos de Medição: Definição, Classificação e Características

Um instrumento de medição é um dispositivo usado para quantificar grandezas físicas e elétricas. O conceito de medição envolve fundamentalmente a comparação de duas grandezas que compartilham a mesma unidade. Uma dessas grandezas tem uma magnitude desconhecida, que é então comparada a um valor padrão pré-definido. Através dessa comparação, obtém-se um resultado numérico, representando o valor medido da grandeza desconhecida.

Os instrumentos de medição podem ser categorizados em três tipos principais:

• Instrumentos Elétricos

• Instrumentos Eletrônicos

• Instrumentos Mecânicos

Os instrumentos mecânicos são projetados principalmente para medir grandezas físicas. Eles são adequados para aplicações envolvendo condições estáticas e estáveis. No entanto, sua limitação reside na incapacidade de responder efetivamente a condições dinâmicas ou em rápida mudança. Por exemplo, eles podem não capturar com precisão eventos transitórios ou flutuações nos parâmetros físicos.

Por outro lado, os instrumentos eletrônicos oferecem uma vantagem significativa com seus tempos de resposta rápidos. Comparados aos instrumentos elétricos e mecânicos, eles podem detectar e reagir rapidamente às mudanças na grandeza medida. Isso os torna ideais para aplicações que exigem monitoramento e medição em tempo real de fenômenos em rápida variação.

Os instrumentos elétricos são projetados especificamente para medir grandezas elétricas, como corrente, tensão e potência. Exemplos de instrumentos de medição elétrica incluem o amperímetro, o voltmímetro e o wattímetro. O amperímetro é usado para medir a corrente elétrica em amperes, o voltmímetro é empregado para medir a tensão, e o wattímetro é utilizado para determinar a potência elétrica. A classificação dos instrumentos elétricos muitas vezes depende dos métodos usados para exibir ou representar a leitura de saída. Diferentes instrumentos podem usar mostradores analógicos, displays digitais ou outros meios para transmitir os valores medidos, cada um com seu próprio conjunto de vantagens e aplicações, dependendo dos requisitos específicos da tarefa de medição.

Tipos de Instrumentos Elétricos

Neste artigo, exploraremos os diversos tipos de instrumentos elétricos, cada um com suas características únicas e aplicações.

Instrumentos Absolutos

Um instrumento absoluto determina o valor de uma grandeza medida com base em constantes físicas. Essas constantes físicas podem incluir parâmetros como o ângulo de desvio, graus específicos ou constantes do medidor. Para obter o valor da grandeza medida a partir de um instrumento absoluto, geralmente são necessários cálculos matemáticos para interpretar a relação entre a constante física observada e a grandeza sendo medida.

Um exemplo primário de instrumento absoluto é o galvanômetro tangencial. Nesse dispositivo, a magnitude da corrente passando por sua bobina é calculada usando a tangente do ângulo de desvio da bobina, juntamente com fatores como o componente horizontal do campo magnético terrestre, o raio da bobina e o número de voltas do fio. Devido à sua dependência de relações físicas precisas e à necessidade de cálculos detalhados, os instrumentos absolutos são comumente usados em ambientes laboratoriais onde medições precisas e fundamentais são essenciais.

Instrumentos Secundários

Os instrumentos secundários exibem a magnitude da grandeza mensurável através do desvio. Para medição precisa, a calibração desses instrumentos contra um instrumento padrão é crucial. Ao contrário dos instrumentos absolutos, os instrumentos secundários fornecem uma saída direta, eliminando a necessidade de cálculos matemáticos complexos para determinar o valor medido. Essa simplicidade os torna altamente práticos para uma ampla variedade de tarefas de medição cotidianas.

Instrumentos Digitais

Os instrumentos digitais apresentam sua saída em formato numérico, oferecendo várias vantagens sobre seus equivalentes analógicos. Um dos principais benefícios é a maior precisão, pois as leituras digitais eliminam o potencial de erro humano associado à leitura de escalas analógicas. Isso torna os instrumentos digitais particularmente adequados para aplicações onde a precisão é de extrema importância, como na pesquisa científica, engenharia e controle de qualidade industrial.

Instrumentos Analógicos

Os instrumentos analógicos são caracterizados por uma saída que varia continuamente. Geralmente apresentam um ponteiro que se move ao longo de uma escala calibrada para indicar a magnitude da grandeza mensurável. Os instrumentos analógicos podem ser ainda classificados em dois subtipos:

Instrumentos do Tipo Nulo

Os instrumentos do tipo nulo usam o zero ou desvio nulo para indicar a magnitude da grandeza medida. Esses instrumentos são conhecidos por sua alta precisão e sensibilidade. Eles operam no princípio de comparar uma quantidade conhecida com uma quantidade desconhecida. Quando os valores da quantidade conhecida e desconhecida são iguais, o ponteiro do instrumento mostra um desvio nulo ou zero. Os instrumentos do tipo nulo são comumente utilizados em potenciômetros e galvanômetros para identificar precisamente pontos nulos, que são essenciais para medições precisas em várias aplicações elétricas e eletrônicas.

Instrumentos do Tipo Desvio

Os instrumentos do tipo desvio determinam o valor da grandeza medida com base no desvio de um ponteiro. Quando a grandeza medida atua no instrumento, ela causa o desvio do ponteiro do sistema móvel (que está montado em uma escala calibrada). Observando a posição do ponteiro na escala, pode-se determinar a magnitude da grandeza medida.

Os instrumentos do tipo desvio podem ser ainda subdivididos em três categorias:

• Instrumentos Indicadores: Esses instrumentos são projetados para exibir diretamente a magnitude da grandeza medida. Geralmente apresentam um mostrador com um ponteiro que se move sobre uma escala graduada. Exemplos de instrumentos indicadores incluem voltmímetros, amperímetros e medidores de fator de potência, que são amplamente utilizados para monitorar e medir parâmetros elétricos em vários circuitos e sistemas.

• Instrumentos Integradores: Os instrumentos integradores são usados para medir a energia total fornecida em um período específico. A energia total medida por esses instrumentos é calculada como o produto do tempo e a grandeza elétrica medida. Exemplos comuns de instrumentos integradores são medidores de energia, watthorímetros, que são essenciais para cobrança precisa de consumidores pela energia elétrica consumida.

• Instrumentos Registradores: Os instrumentos registradores são usados para documentar as condições do circuito em intervalos regulares. Geralmente possuem um sistema móvel que carrega uma caneta ou estilete, que toca levemente uma folha de papel ou outro meio de registro. À medida que a grandeza elétrica medida muda, o movimento da bobina é traçado no meio de registro, criando uma curva que ilustra a variação da grandeza elétrica ao longo do tempo. Esta representação gráfica é inestimável para análise de tendências, diagnóstico de problemas e monitoramento do desempenho de sistemas elétricos.

Em comparação com instrumentos elétricos e mecânicos, os instrumentos eletrônicos geralmente exibem tempos de resposta significativamente mais rápidos. Esta resposta rápida permite que eles detectem e reajam rapidamente às mudanças nas grandezas elétricas, tornando-os altamente adequados para aplicações que exigem monitoramento e análise em tempo real, como em sistemas de aquisição de dados de alta velocidade, sistemas de controle e tecnologias de comunicação modernas.