TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS

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1 TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS O QUE É UM TRANSDUTOR? Aparelho de medida que transforma uma grandeza física / química (temperatura, deslocamento, alcalinidade, etc.) num sinal mensurável (sinal eléctrico, ponteiro rotativo, escala graduada, número em mostrador digital, etc.) Exemplos: Deflectómetro Extensómetro Termómetro de mercúrio Marcador de ph... 1

2 CARACTERÍSTICAS DOS TRANSDUTORES Transdutores mecânicos (Ex: balança de pratos, deflectómetro mecânico, célula de carga de anel, etc) Transdutores eléctricos (Ex: acelerómetro piezoeléctrico, deflectómetro eléctrico, termopar, etc) Transdutores químicos (fenolftaleína, fita colorimétrica de ph,...) GRANDEZAS MEDIDAS EM ENGENHARIA CIVIL Deslocamentos Extensões Forças / pressões Temperaturas Acelerações / velocidades Rotações, inclinações Alcalinidade... 2

3 RESOLUÇÃO, PRECISÃO E SENSIBILIDADE Resolução Mínima variação incremental que pode ser lida (ex.: numa régua graduada, a resolução habitual é de 1 mm). Precisão Máxima diferença possível (em percentagem) que pode existir entre o valor efectivo (real) e o valor medido. Geralmente é referida ao valor nominal (capacidade) do transdutor. A precisão (em %) geralmente aumenta quando diminui o valor medido. A precisão depende da resolução e da calibração do aparelho. RESOLUÇÃO, PRECISÃO E SENSIBILIDADE Sensibilidade 1) Mínimo valor (ou mínima variação) da grandeza medida que produz uma leitura mensurável. 2) Valor de saída eléctrica do transdutor (em mv/v, por exemplo) correspondente à sua capacidade máxima. Ex.: Célula de carga 40 kn com sensibilidade de 3,2 mv/v 3

4 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE TRANDUTORES DE ENGENHARIA CIVIL Transdutores resistivos Baseados na variação de resistência eléctrica Ex: extensómetros e transdutores baseados em extensómetros, como células de carga, deflectómetros, etc. Transdutores indutivos Baseados na variação de tensão gerada em bobines atravessadas por um núcleo de ferro Ex.: LVDT, Linear Variable Differential Transformers Transdutores piezoeléctricos Sensores baseados em cristais piezoeléctricos, que geram uma corrente eléctrica proporcional à pressão /deformação Ex.: Acelerómetros, células de carga PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE TRANDUTORES DE ENGENHARIA CIVIL Transdutores termoeléctricos Baseados na variação de tensão entre dois materiais em função da temperatura Ex: Termopares Transdutores de corda vibrante Baseados na variação de frequência de uma corda em função da tensão / deformação a que está sujeita Ex.: Extensómetros de corda vibrante, sensores de temperatura Transdutores de fibra óptica Sensores baseados na variação da velocidade da luz na fibra óptica, que varia com o seu estado de tensão / deformação Ex.: Extensómetros, sensores de temperatura 4

5 TRANSDUTORES MECÂNICOS Deflectómetros mecânicos Níveis de bolha de água Deflectómetros mecânicos Óculo de fendas, régua de fendas Réguas de fendas TRANSDUTORES MECÂNICOS Célula de carga de anel Teodolito, nível Célula de carga de anel Fita métrica Régua 5

6 TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Extensómetros EXTENSOMETRIA 6

7 EXTENSOMETRIA Gauge factor K K = R/R L/L K = R/R ε ε = R/R / K Na maioria dos extensómetros de condutor pelicular o gauge factor K tem valor próximo de 2.0. Além da expressão teórica, válida para um filamento, o valor de K é afectado também pelas concordâncias entre elementos rectos, pelo facto de os condutores serem peliculares em vez de circulares, etc. EXTENSOMETRIA MONTAGEM DOS EXTENSÓMETROS ESCOLHA DO EXTENSÓMETRO REMOÇÃO DE TINTA E LIMPEZA MARCAÇÃO DA POSIÇÃO DESENGORDURAMENTO (acetona) COLAGEM As colas devem:.transmitir as extensões sem distorção. Não deteriorar os extensómetros. Garantir isolamento Tipos:. Colas orgânicas. Colas cerâmicas SOLDADURA DOS TERMINAIS PROTECÇÃO Critérios: Temperatura, Ambiente, Duração do ensaio, Acesso posterior Materiais: Colas, neoprene, ceras, resinas, borrachas 7

8 EXTENSOMETRIA MEDIÇÃO DE 1 EXTENSÓMETRO CONSOLA COM 1 EXTENSÓMETRO TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Extensómetros de corda vibrante 8

9 TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Deflectómetros eléctricos TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Acelerómetros 9

10 TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Células de carga TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Inclinómetros 10

11 TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Anemómetros AQUISIÇÃO DE DADOS Características dos aparelhos de aquisição de dados - Número de canais - Tipo de canais (resistivos, indutivos, termopares, DCV, ) - Taxa de aquisição - Tipo de varrimento (sequencial ou simultâneo) - Controlo (programável, programa dedicado, LabView) - Registo (em computador, em disco / cartão, em papel) - Visualização (mostrador digital, computador, ) - 11

12 AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger portátil com ou sem mostrador AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger multicanal 12

13 AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger para monitorização de estruturas AQUISIÇÃO DE DADOS Registadores de papel 13

14 AQUISIÇÃO DE DADOS Programas de controlo 14