Este trabalho é um estudo das dispersões metrológicas em aproximações de funções tidas como não conhecidas ou não totalmente conhecidas. A metodologia alternativa para esse fim são as redes neurais artificiais do tipo Multilayer Perceptrons (MLP), aqui utilizadas como aproximadoras de funções. As funções aproximadas são curvas de calibração decorrentes de indicações de instrumentos ou sistemas de medição numa calibração. Essas curvas levam consigo propriedades metrológicas e possuem, neste trabalho, papel de ponte entre os elementos considerados da teoria metrológica e os elementos considerados da teoria da Inteligência Computacional: as Multilayer Perceptrons (MLPs). Uma balança externa de medição de esforços aerodinâmicos e uma Língua Eletrônica (LE), aplicada na medição da concentração de cátions, foram os meios de aplicação dos conceitos dessa metodologia alternativa. As proposições desta tese visam implementar melhorias na exatidão do ajuste das curvas de calibração por meio da consideração dos seguintes fatores: grandezas de influências, incertezas nos Valores Objetivos (VOs), tendência de medição de erros sistemáticos ocultos ou não solvidos e indicadores de desempenho metrológicos. A indicação da qualidade na medição ou a indicação da competência metrológica de um laboratório de calibração é estabelecida pelos valores das incertezas, e a curva de calibração é o ponto de partida para os cálculos desses valores. Visto que o estabelecimento dessa curva é uma das dificuldades para o cálculo das incertezas e a própria curva é uma fonte de incerteza, sua aproximação requer uma a cuidadosa e meticulosa metodologia, daí a importância estratégica deste trabalho. As dispersões metrológicas possuem conotação de incertezas nas medições e elas são a base para a determinação de seu valor numérico; assim, os indicadores de desempenho podem representar essas dispersões e a recíproca também é verdadeira: a incerteza padrão pode ser um dos indicadores de desempenho. Sintetizando, nesta tese é mostrado de que forma a teoria da inteligência computacional adentra na teoria da metrologia e vice versa, nas esferas dos elementos aqui considerados. / The present study investigates metrological dispersions in fitting partially or totally unknown functions. An alternative method is the application of a multilayer perceptron neural network used here to fit functions. The fitting functions are calibration curves from calibration indications of measurement systems or instruments. These curves hold metrological properties and establish a link between elements of Metrological theory and elements of Computing Intelligence theory: the Multilayer Perceptrons. An external balance of aerodynamic forces and moments and an electronic tongue applied in the measurement of cation concentrations were the measurement systems used to apply the concepts of this alternative methodology. This thesis proposes improvements in the accuracy of fitting calibration curves considering the following factors: influence quantities, uncertainties about target values, tendency of hidden or not solved systematic errors and metrological performance functions. The measurement quality indicator or the laboratory metrological competence indicator is established by uncertainty values and the calibration curve is the starting point for the calculation of these values. The establishment of this curve is one of the difficulties in assessing uncertainties and the curve itself is an uncertainty source. Therefore, a careful and meticulous methodology is necessary in curve approximation, which explains the strategic importance of this work. Metrological dispersions have connotation of uncertainty in measurements and are the basis for calculating their numerical values, the performance functions can represent metrological dispersions and the opposite is also true: the standard uncertainty can be a performance function. Making a synthesis, this thesis demonstrates how computing intelligence theory takes into account the metrological theory and vice versa, in the elements of these theories that were discussed in the present study.

Este trabalho é um estudo das dispersões metrológicas em aproximações de funções tidas como não conhecidas ou não totalmente conhecidas. A metodologia alternativa para esse fim são as redes neurais artificiais do tipo Multilayer Perceptrons (MLP), aqui utilizadas como aproximadoras de funções. As funções aproximadas são curvas de calibração decorrentes de indicações de instrumentos ou sistemas de medição numa calibração. Essas curvas levam consigo propriedades metrológicas e possuem, neste trabalho, papel de ponte entre os elementos considerados da teoria metrológica e os elementos considerados da teoria da Inteligência Computacional: as Multilayer Perceptrons (MLPs). Uma balança externa de medição de esforços aerodinâmicos e uma Língua Eletrônica (LE), aplicada na medição da concentração de cátions, foram os meios de aplicação dos conceitos dessa metodologia alternativa. As proposições desta tese visam implementar melhorias na exatidão do ajuste das curvas de calibração por meio da consideração dos seguintes fatores: grandezas de influências, incertezas nos Valores Objetivos (VOs), tendência de medição de erros sistemáticos ocultos ou não solvidos e indicadores de desempenho metrológicos. A indicação da qualidade na medição ou a indicação da competência metrológica de um laboratório de calibração é estabelecida pelos valores das incertezas, e a curva de calibração é o ponto de partida para os cálculos desses valores. Visto que o estabelecimento dessa curva é uma das dificuldades para o cálculo das incertezas e a própria curva é uma fonte de incerteza, sua aproximação requer uma a cuidadosa e meticulosa metodologia, daí a importância estratégica deste trabalho. As dispersões metrológicas possuem conotação de incertezas nas medições e elas são a base para a determinação de seu valor numérico; assim, os indicadores de desempenho podem representar essas dispersões e a recíproca também é verdadeira: a incerteza padrão pode ser um dos indicadores de desempenho. Sintetizando, nesta tese é mostrado de que forma a teoria da inteligência computacional adentra na teoria da metrologia e vice versa, nas esferas dos elementos aqui considerados. / The present study investigates metrological dispersions in fitting partially or totally unknown functions. An alternative method is the application of a multilayer perceptron neural network used here to fit functions. The fitting functions are calibration curves from calibration indications of measurement systems or instruments. These curves hold metrological properties and establish a link between elements of Metrological theory and elements of Computing Intelligence theory: the Multilayer Perceptrons. An external balance of aerodynamic forces and moments and an electronic tongue applied in the measurement of cation concentrations were the measurement systems used to apply the concepts of this alternative methodology. This thesis proposes improvements in the accuracy of fitting calibration curves considering the following factors: influence quantities, uncertainties about target values, tendency of hidden or not solved systematic errors and metrological performance functions. The measurement quality indicator or the laboratory metrological competence indicator is established by uncertainty values and the calibration curve is the starting point for the calculation of these values. The establishment of this curve is one of the difficulties in assessing uncertainties and the curve itself is an uncertainty source. Therefore, a careful and meticulous methodology is necessary in curve approximation, which explains the strategic importance of this work. Metrological dispersions have connotation of uncertainty in measurements and are the basis for calculating their numerical values, the performance functions can represent metrological dispersions and the opposite is also true: the standard uncertainty can be a performance function. Making a synthesis, this thesis demonstrates how computing intelligence theory takes into account the metrological theory and vice versa, in the elements of these theories that were discussed in the present study.

À l'heure où les nanotechnologies sont en plein essor, la précision des mesures réalisées à l'échelle nanométrique devient un défi essentiel pour améliorer les performances et la qualité des produits intégrant des nano. Pour répondre aux besoins sous-jacents en nanométrologie dimensionnelle, le Laboratoire National de métrologie et d'Essais (LNE) a conçu intégralement un Microscope à Force Atomique métrologique (mAFM). Son objectif principal est d'assurer la traçabilité au mètre défini par le Système International d'unités (SI) pour les mesures à l'échelle nanométrique. Pour cela, le mAFM utilise quatre interféromètres différentiels qui mesurent en temps réel le déplacement relatif de la pointe par rapport à l'échantillon. Cet instrument de référence est destiné à l'étalonnage d'étalons de transfert couramment utilisés en microscopie à champ proche (SPM) et en microscopie électronique à balayage (SEM). Lors de ce processus, une incertitude de mesure est évaluée. Elle détermine un niveau de confiance de l'étalonnage réalisé par le mAFM. Cette incertitude est généralement évaluée grâce à des mesures expérimentales permettant de déterminer l'impact de certaines sources d'erreur qui dégradent les mesures à l'échelle du nanomètre. Pour d'autres sources d'erreur, leur évaluation reste complexe ou expérimentalement impossible. Pour surmonter cette difficulté, le travail de thèse a consisté à mettre en place un modèle numérique de l'instrument nommé " AFM virtuel ". Il permet de prévoir l'incertitude de mesure du mAFM du LNE en ciblant les sources critiques d'erreur grâce à l'utilisation d'outils statistiques tels que la Méthode de Monte Carlo (MCM), les plans de Morris et les indices de Sobol. Le modèle utilise essentiellement la programmation orientée objet afin de prendre en compte un maximum d'interactions parmi les 140 paramètres d'entrée, en intégrant des sources jusqu'ici négligées ou surestimées par manque d'informations. / At present where nanotechnology applications are growing fast and nano products spreading worldwide, measurement accuracy at nanometer scale becomes an essential challenge to improve the performance and the quality of products integrating nano. To meet the specific needs in the field of dimensional nanometrology, LNE (French metrology institute) integrally designed a metrological Atomic Force Microscope (mAFM). Its main objective is to ensure the traceability of nanoscale measurements to the meter as defined by the International System of Units (SI). The mAFM uses four differential interferometers which measure the tip to sample relative position. This instrument will be devoted to the calibration of transfer standards commonly used in scanning probe microscopy (SPM) and scanning electron microscopy (SEM). During this process, a measurement uncertainty is evaluated to determine a confidence level of the calibration realized by the mAFM. This uncertainty is usually evaluated thanks to experimental measurements which determine the impact of some error sources which degrade measurements at the nanoscale. For other components, their evaluation can be more complex and sometimes impossible to estimate experimentally. To overcome this difficulty, the thesis work consisted in the development of a numerical model called "Virtual AFM". It allows producting the measurement uncertainty of the LNE's mAFM and to identify the critical components by using statistic tools such as Monte Carlo Method (MCM), Morris' design and Sobol' indices. The model uses essentially oriented-object programming to take into account a maximum of interactions from about 140 input quantities. It allowed integrating components previously neglected or overestimated due to a lack of information.

[pt] Os transtornos de ansiedade e humor são disfunções emocionais freqüentes que muito repercutem na qualidade de vida humana. Testes psicométricos quantificam esses transtornos e orientam condutas clínicas. A aplicação de ferramentas e conceitos da metrologia pode contribuir para a garantia de confiabilidade dos instrumentos de medição psicométricos. Os objetivos do trabalho são a elaboração de uma proposta de harmonização entre termos utilizados em psicometria e as definições universais para terminologia de medição segundo o Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia (VIM); e a avaliação da confiabilidade metrológica dos inventários de Beck e Hamilton para quantificação de ansiedade e transtorno de humor. Foram realizados: (i) estudos bibliográficos dos termos da metrologia e psicometria para elaboração da proposta de harmonização; (ii) aplicação dos inventários de Beck (BAI e BDI) e Hamilton (HAM-A e HAM-D) a 100 pacientes (iii) avaliação de validade, de convergência de quantificação de transtornos e cálculo da incerteza de medição entre inventários de Beck e Hamilton; (iv) desenvolvimento e implementação da Análise de Seleção de Parâmetros dos Itens (ASPI), abordagem elaborada para identificação da capacidade de cada item de um inventário, em discernir entre os diferentes níveis de acometimento do constructo. Todos os inventários quantificam de modo equivalente somente os pacientes graves. BAI e BDI apresentaram os maiores percentuais de itens capazes de discernimento entre níveis de acometimento. A boa correspondência obtida entre as abordagens ASPI quantitativa e ASPI qualitativa caracterizou a capacidade preditiva dos indicadores quantitativos propostos na identificação de desempenho de item. / [en] The anxiety disorders and humor are very frequent dysfunctions emotional impact on the quality of human life. Psicométricos quantify these tests and clinical disorders guide ducts. The application of tools and concepts of metrology can contribute to ensuring reliability of psicométricos measurement instruments. Job objectives are the development of a proposal for harmonization between terms used in psicometria and universal definitions for measuring terminology in accordance with the international vocabulary of basic and general terms in Metrology (VIM); and the assessment of the reliability of Beck inventories metrology and Hamilton to quantification of anxiety and mood disorder. Were made: (I) studies bibliographical terms of metrology and psicometria for the establishment of the proposed harmonization; (ii) implementation of inventories of Beck (BAI and BDI) and Hamilton (ham and HAM-d) 100 patients (iii) assessment of validity, quantification of convergence and disorders of the measurement uncertainty calculation between inventories of Beck and Hamilton; (iv) development and implementation of the analysis of selecting parameters of items (ASPI) approach to identification of the capacity of each item of an inventory to discern between different levels of acometimento of construction. All inventories quantify equivalent only serious patients. BAI and BDI submitted the largest percentage of items capable of discernment among acometimento levels. Good match obtained between the approaches quantitative and qualitative ASPI ASPI characterised the predictive capacity of quantitative indicators proposed in item performance identification.

En biologie clinique, disposer de mesures fiables et comparables, indépendamment du temps et du laboratoire, est primordial afin de permettre une prise en charge et un suivi adaptés des patients. Le moyen privilégié est d’établir la traçabilité métrologique des résultats de mesure aux unités du système international (SI), notamment par le biais de méthodes de référence et de matériaux de référence certifiés d’ordre supérieur. Ces travaux de thèse se sont attachés à caractériser deux méthodes de référence primaires candidates. Une méthode d’énumération absolue des lipoprotéines par ES-DMA pour l’évaluation du risque cardiovasculaire a été développée et caractérisée. Les résultats obtenus ont mis en évidence certaines limitations instrumentales rendant l’établissement de la traçabilité au SI difficile. Malgré les avantages certains de cette méthode pour l’analyse avancée de lipoprotéines, la fidélité et la robustesse des mesures ne sont pas suffisantes pour la considérer comme méthode de référence primaire. Une méthode de quantification de l’hémoglobine glyquée HbA1c, un biomarqueur du diabète sucré, par LC-MS/MS associée à la dilution isotopique a été mise en place et validée. La traçabilité au SI des résultats de dosage a été établie, toutefois, les incertitudes de mesures demeurent élevées et la comparabilité avec la méthode de référence IFCC reste à évaluer sur un nombre plus significatif d’échantillons et de laboratoires. Pour conclure, ces travaux ont mis en évidence les défis associés à la mise en place de nouvelles chaînes de traçabilité ainsi que les problématiques liées au développement de méthodes de référence primaires pour le dosage de biomarqueurs complexes. / Ensuring reliability and between-laboratory comparability of in-vitro diagnostic test results is essential for appropriate and internationally harmonized decision making and patient follow-up. To this end, a privileged way is to establish results metrological traceability to the international system of units (SI) through the development of primary reference methods and higher order reference materials. This thesis aimed at characterizing two candidate primary reference procedures.A method for lipoprotein absolute quantification by ES-DMA for cardiovascular diseases risk assessment was developed and characterized. Results evidenced some advantages of this method compared to other advanced lipoprotein testing assays, but some instrumental weaknesses make the establishment of results traceability to the SI difficult in the current state-of-the-art. Precision and robustness are additionally not sufficient for this method to be considered as a primary reference method.A method for the quantification of glycated hemoglobin HbA1c, a biomarker of diabetes mellitus, by LC/MS/MS associated to isotopic dilution was implemented and validated. Results traceability to the SI units could successfully be established. However, measurement uncertainties remain large and comparability with the IFCC reference method is still to be further assessed on a significant number of samples and laboratories.To conclude, this study highlighted the challenges associated with the implementation of new traceability chains and the difficulties related to the development and characterization of primary reference procedures for the quantification of complex biological markers.

The thesis deals with the design of a suitable length standard for nanometrology. This length standard will be used for metrological traceability of the Rigaku nano3DX located at CEITEC Brno and the SIOS NMM-1 device which is located at ČMI Brno. The first part is focused on the description of these measuring instruments, the analysis of their metrological traceability requirements and the requirements for the material length standard. The second part is devoted to the concrete possibilities of the etalon design, 3D printing of the prototype of the standard and verification of its dimensional compatibility. At the end of the thesis, the evaluation and selection of the appropriate standard design is made.

This diploma thesis consist of overview for position measuring methods and is mainly focused on design of non-standard inductive and incremental sensor. Specifications of those sensors is based on requirements set by MESING company. Also contains verification and testing measurement of completed sensor.

[pt] No âmbito das cervejarias artesanais, foi recentemente inventado um medidor de densidade de líquidos que opera por um princípio incomum: o do deslocamento do centro de carena. Esse medidor obtém suas medições a partir da sua própria inclinação enquanto está flutuando, mas sua implementação original converte as medidas do acelerômetro em medidas de massa específica por uma regressão polinomial. Contudo, ele não faz correções de temperatura, de forma que a influência dessa grandeza é desconsiderada na regressão. Adicionalmente, o medidor não indica qual a sua incerteza de medição. Esta dissertação teve como objetivos criar um modelo matemático do fenômeno, que não foi localizado na bibliografia existente; utilizar o modelo para a obtenção de uma estimativa da incerteza de medição, comparando as metodologias de incerteza do GUM e a que utiliza o método de Monte Carlo do Suplemento 1 e utilizando a segunda abordagem para validar a primeira; executar experimentos com um protótipo de um medidor desse tipo, comparando os resultados com um densímetro de laboratório; e realizar a caracterização metrológica do medidor. Todos esses objetivos foram cumpridos, sendo que a caracterização incluiu: sugestões de procedimentos de calibração e de medição; os resultados do experimento, incluindo a distribuição esperada na saída, com média Peso de um objeto – para um sólido rígido = 1,0500 g/cm(3) e incerteza expandida máxima de U95 por cento(p) = U95 por cento(1,0000) = 0,0028 g/cm(3) (fator de abrangência k = 1,96) no intervalo de medição entre 1,0000 g/cm(3) e 1,1000 g/cm(3); equações para a estimativa da incerteza de medidores desse tipo; a estimação de uma curva de incerteza para a faixa de calibração, segundo as medições de calibração; as contribuições de cada grandeza de entrada sobre a incerteza estimada de saída e algumas sugestões de como o medidor poderia ser modificado para melhorar o resultado. / [en] In the context of craft breweries, a recently invented liquid density meter works by leveraging an unusual principle: the displacement of the center of buoyancy. This meter obtains its measurements from its own tilt while it is floating, but its original implementation converts the accelerometer measurements into density measurements with a polynomial regression. However, it doesn t make temperature corrections, so that the influence of this quantity is disregarded in the regression. Additionally, the meter does not indicate its measurement uncertainty. The objective of this dissertation was to create a mathematical model of the phenomenon, which was not found in the existing bibliography; use the model to obtain an estimate of the measurement uncertainty, comparing the uncertainty methodologies of the GUM and the one that uses the Monte Carlo method of its Supplement 1 and using the second approach to validate the first; perform experiments with a prototype of such a meter, comparing the results with a laboratory densimeter; and perform the metrological characterization of the meter. All these objectives were met, and the characterization included: a suggestion of calibration and measurement procedures; the results of the experiment, including the expected output distribution, with mean of Weight of an object – for a rigid solid= 1.0500 g/cm(3) and maximum expanded uncertainty U95 percent(p) = U95 percent(1.0000) = 0.0028 g/cm(3) (k = 1.96 coverage factor) in the measurement range between 1.0000 g/cm(3) and 1.1000 g/cm(3); equations for estimating the uncertainty of this type of meter; the estimation of an uncertainty curve for the calibration range, according to the calibration measurements; the contributions of each input quantity to the estimated output uncertainty and some suggestions on how the meter could be modified to improve the result.

[pt] A participação de laboratórios clínicos em programas de ensaio de proficiência é uma importante ferramenta para gestão da qualidade. A maior parte das avaliações de desempenho de laboratórios clínicos por ensaio de proficiência se realiza com base no critério Z-Score, cujo valor designado é o consenso de resultados obtidos pelos participantes da rodada de proficiência, que é fortemente dependente da qualidade dos sistemas analíticos dos participantes. Utilizando uma base de dados fornecida por um provedor de ensaios de proficiência acreditado pelo INMETRO, este trabalho compara o desempenho de critérios para a avaliação da proficiência de laboratórios clínicos para medição de glicose. Consideraram-se não só critérios comumente utilizados, mas também novos critérios propostos que independem do consenso, baseados apenas em parâmetros associados ao valor designado pelo material de referência. As discrepâncias de classificação de desempenho dos laboratórios em função dos critérios de avaliação empregados indicaram inadequações da classificação baseada em critérios com parâmetros afetados pelo consenso entre participantes. O estudo também permitiu caracterizar o desempenho dos sistemas analíticos empregados pelos participantes, evidenciando-se uma discrepância significativa entre seus resultados. Os resultados do presente trabalho possibilitam analisar o impacto dos critérios utilizados no ensaio de proficiência para a adequada avaliação do desempenho dos laboratórios, contribuindo, assim, para a garantia da confiabilidade dos diagnósticos clínicos e condutas terapêuticas. / [en] The participation of clinical laboratories in proficiency testing programs is an important tool for quality management. Most evaluations of clinical laboratory performance by proficiency testing are carried out based on the Z-Score criterion; whose assigned value is the consensus of results obtained by the participants of the round, which is heavily dependent on the quality of analytical systems of participants. Using a database provided by a proficiency testing provider accredited by INMETRO, this paper compares the performance of criteria for the assessment of proficiency of clinical laboratories for measuring glucose. The analysis considered not only commonly used criteria, but also new proposed criteria that are independent of the consensus effect, based only on parameters associated with the assigned value defined by the reference material. The observed discrepancies in the performance rating of laboratories, according to the evaluation criteria employed, allowed the evidencing of inadequacies in the classifications based on criteria using parameters affected by the consensus among participants. The study also characterized the performance of analytical systems employed by the laboratories, evidencing a significant discrepancy between the results its. The present work allowed a better understanding of the impact of criteria applied in proficiency testing programs on the adequacy of evaluation of laboratories performance, thus contributing to ensuring the reliability of clinical diagnostics and therapeutical procedures.

[pt] Esta dissertação teve como objetivo de avaliar o desempenho metrológico de sistemas de medição de petróleo com medidores de vazão do tipo ultrassônico, Coriolis e deslocamento positivo quando submetidos a variadas condições de BSW, temperatura do fluido e vazão do escoamento por meio de Planejamento de Experimentos e da Metodologia de Superfície de Resposta. Conforme regulamentação brasileira vigente, caso os volumes produzidos de petróleo utilizados como referência para o pagamento de participações governamentais e a terceiros contenham um BSW superior a 2 por cento v/v, estes volumes devem ser majorados de forma arbitrária entre 1,44 por cento e 10,89 por cento em função exclusivamente do BSW, o que tem acarretado problemas operacionais às empresas petrolíferas como diferenças entre os volumes produzidos e os volumes comercializados, e pagamentos adicionais de participações governamentais e à terceiros. Os resultados dos experimentos realizados indicam que a contribuição de cada parâmetro analisado para o desempenho metrológico do sistema de medição varia conforme a tecnologia de medição utilizada pelo medidor de vazão, entretanto a temperatura do fluido demonstrou-se um parâmetro relevante comum para todas as tecnologias de medição avaliadas. Todas as tecnologias de medição avaliadas sofrem influência do BSW na faixa de 0 por cento a 10 por cento v/v, sendo o erro de medição inferior a 0,2 por cento, quando comparado a um medidor padrão do tipo deslocamento positivo, em quase todas as condições experimentais. O medidor de vazão do tipo Coriolis foi o que apresentou o menor erro dentre as tecnologias de medição avaliadas. / [en] This dissertation aimed to evaluate the metrological performance of oil measurement systems with ultrasonic, Coriolis and positive displacement flowmeters when subjected to various conditions of BSW, fluid temperature and flow rate by using Design of Experiments and Response Surface Methodology. According to current Brazilian regulations, if the produced oil volumes used as a reference for the payment of government takes and to landowners contain a BSW greater than 2 percent v/v, these volumes must be arbitrarily increased by 1.44 percent up to 10.89 percent due exclusively to the BSW value, which has caused operational problems for oil companies such as differences between the produced oil volumes and oil volumes sold, and additional payments of government takes and landowner fees. The results of the experiments carried out indicate that the contribution of each parameter analyzed to the metrological performance of the measurement system varies depending on the flowmeter measurement technology, however, the fluid temperature proved to be a relevant parameter common to all measurement technologies evaluated. All measurement technologies evaluated are influenced by BSW in the range of 0 percent to 10 percent v/v, with the measurement error being less than 0.2 percent, when compared to positive displacement master flowmeter, in almost every experimental condition. The Coriolis flowmeter was the one with the lowest error among all measurement technologies evaluated.