Resultados de incerteza de calibração para sensores infravermelho do tipo MEMS termopilha

• Autor(a) principal: Vitor Furtado Paes
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/39338
• topic: Termografia; Sensores térmicos; Calibração de termopilhas; Incertezas de medição; Engenharia mecânica; Termografia; Termômetro e termometria; Incerteza; Sensores

A calibração infravermelho ainda é um tópico em discussão na literatura científica. Os trabalhos publicados sobre calibração de termômetros de radiação e termovisores pecam na análise de incertezas, o que prejudica a comparação entre resultados e a confiabilidade nas medições de temperatura com estes equipamentos. Apesar disto, a utilização de dispositivos MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) termopilha para medições de temperatura quantitativa segue aumentando, o que reforça a necessidade de uma análise da exatidão deste tipo de termômetro infravermelho. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados de calibração para três termômetros MEMS termopilha do mesmo fabricante. Uma metodologia de calibração que envolve a combinação de modelos matemáticos e procedimentos experimentais é proposta, e pode ser dividida nas seguintes etapas: (1) Coleta de dados experimentais; (2) Desenvolvimento de um algorítimo de calibração que envolve modelos radiométricos de transferência de calor, modelos de regressão e modelos de correção de não-uniformidade; (3) Estimativa das incertezas expandidas associadas às fontes de incerteza consideradas. A estimativa de incertezas foi feita com base nas recomendações propostas pelo método GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement), sendo consideradas as incertezas do radiador corpo-negro, do modelo matemático usado para estimar temperatura de forma indireta a partir de radiação térmica, da integração dos modelos matemáticos, e dos termômetros IR. Os resultados mostram um desvio máximo de 0,46 °C para o modelo de regressão RBF e de 0,49 °C para o modelo de Sakuma-Hattori, para a faixa de medição de 30 °C a 80 °C. As incertezas relacionadas ao radiador corpo-negro, principalmente a uniformidade e a indicação de temperatura, foram dominantes no valor de incerteza expandida, seguidas pelas incertezas da integração do modelo matemático e do ruído temporal. Foi feita uma comparação entre os resultados de incerteza deste trabalho com trabalhos da literatura científica e dados de fabricantes. A máxima incerteza expandida obtida neste trabalho (± 1,9 °C) é menor que a reportada pelo fabricante (± 2,5 °C). Os resultados do trabalho também demonstraram a importância de uma análise de incerteza feita pixel-a-pixel para verificar a confiabilidade dos instrumentos.