Medidas Mecânicas UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA. Prof. Leopoldo de Oliveira

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Luzia Bugalho Weber
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1 UNIVRSIDAD D SÃO PAULO SCOLA D NGNHARIA D SÃO CARLOS DPARTAMNTO D NGNHARIA MCÂNICA Medids Mecânics Prof. Leopoldo de Oliveir

2 Revisão st prte do curso se destin estudr dinâmic dos sensores mis comumente utilizdos em Vibrções e Análise Modl stes sensores tmbém podem ser utilizdos em outros mbientes, sej no monitormento industril, controle, etc. Aceleômetros crg IP (ICP ou DeltTron) Trnsdutores de forç

3 Acelerômetros

5 Modelo letro-mecânico

6 O Modelo de Sensibilidde à Crg V(t)

7 O Modelo de Sensibilidde à Crg Modelo létrico: C cl R f Posição b R q C t C c C - C f + R - + G G o Trnsdutor Cbo Amplificdor de Crg Amplificdor de Pdronizção

9 Curv típic de um sensor comercil

10 Fixção do Acelerômetro

11 Cuiddos: X Fit desiv feito Tirbo-elétrico: A vibrção do cbo pode gerr crgs por efeito tribo-elétrico. Tensão induzid n presenç de cmpos mgnéticos Momento de flexão pode ser trnsmitido pro sensor cusndo erros n medid

12 Trnsdutor de Forç

13 O Trnsdutor de Forç estrutur excitção

14 O Trnsdutor de Forç

15 Modelo Mecânico Mss Sísmic lemento Piezoelétrico f (t) m x (t) k m x (t) f (t) Bse c m m x c( x x ) k( x x) f( t x c( x x ) k( x x) f( t ) )

17 Clibrção

18 Crts de Cblibrção Nem sempre preciss dnos mbiente envelhecimento Não consider outros elementos d cdei

19 Clibrção de Sensores É o processo no qul um entrd conhecid é plicd à um ddo instrumento e su respost à est entrd é medid fim de se estbelecer s relções de entrd e síd pr o instrumento e obter su sensibilidde à tensão Serão borddos os seguintes métodos: Clibrção de sensores com entrd senoidl Clibrção de sensores com entrd trnsiente stes procedimentos serão plicdos n clibrção de celerômetros e trnsdutores de forç

20 Clibrção de celerômetros - entrd senoidl Frequentemente chmd de clibrção bck to bck Sensibilidde do celerômetro de referênci deve ser mntid constnte: use um bom cel de clibrção! xcitdor de bo qulidde (rmdur estável) Montgem dequd

21 Clibrção de celerômetros - entrd trnsiente Mis conhecid por clibrção grvimétric Tres etps: -) Posicionmento d mss rígid sobre o trnsdutor de forç -) Remoção súbt d mss rígid e posterior medição do sinl de forç do trnsdutor de forç: mg 3-) Qued livre d mss rígid e celerômetro sobre o trnsdutor de forç. Medição de f e Cilindro de ço Acelerômetro AC Osciloscópio AC Trnsdutor de forç

22 qucionmento etp: F mg W mg S mg f mg 3 etp: F S f f e g S ntão usndo-se: F mg g f S f f S mg f S S f mg S f De onde obtemos:

23 Clibrção de celerômetros - entrd senoidl f = 59.5 H z = g ,5

24 Clibrção de Trnsdutores de Forç - senoidl mss de clibrção P P AC AC k z c z m s m c W c + W s Digrm de corpo livre pr mss de clibrção f x

25 qução de movimento pr o trnsdutor: c z k z m x m x c s Tensões de síd pr o trnsdutor de forç e celerômetro: ' H S m g m g x f f ( ) f c s g H ( ) S x g Rzão de tensões elétrics: - W s f / S = S f / S - W c f ' H f ( ) S f S f ( ) c s H ( ) S S Pr m c >> m s : m g m g Wc Ws S f f S W c

26 Clibrção de Trnsdutores de Forç - trnsiente Neste cso, tensão de síd é dd por: Mrtelo de Impcto f (t) mss de clibrção m c m t AC f AC f m S f m m H f F S * ( ) f H f ( ) F * m S f m m S f Onde:

27 tmbém: Pr o celerômetro: H f ( ) j Tf j Tf r j r De cordo com segund lei de Newton: H ( ) S x g Obtem-se finlmente: f H H f ( ) ( ) S S * f m g c S * f H H f ( ) ( ) f S W c f S W c

29 Medindo GDL Rotcionis

30 Motivção,,,,,,,,,,,,,,,, M M F F H H H H H H H H H H H H H H H H y y q y y y y y y y y y y y y y y y y y x y x receptânci diret (trnslção) receptânci cruzd receptânci diret (rotção)

31 Motivção CONTROL D SISTMAS DINÂMICOS Isolção de fontes de vibrção

32 Sensores (Protótipos) Acelerômetro Trnslcionl/Rotcionl com elemento vig Acelerômetro Rotcionl com cristis piezelétricos

33 Método do bloco T

34 Método do bloco T L Trnslção: * x x x Rotção: ** x x x L L x x x Hipóteses: - Brr é rígid - Inérci despresível - peuqenos ângulos

35 Acelerômetros Combindos Montgem: G x x x Circuito: S v R R R R R R - + R 0 = + S v R - + R 0 = -

36 Deslocmento liner médio: x x x x Deslocmento ngulr médio: L L x x Tensão de síd pr cd trnsdutor: S S v v ) ( ) ( L S S S e S S S x S i Sensibilidde de cd trnsdutor S S vi i Hipóteses: Brr é rígid (e sem efeito sobre diinâmic d estrutur Movimentos ngulres Médios

37 Amplitude Método do bloco T Hipótese de corpo rígido é válid pr freqüênci bixo d ressonânci útil n 0 Freqüênci

38 Acelerômetro Piezoelétrico Liner - Angulr Distribuição de crgs ns piezovigs: y Poste Vigs piezoelétrics A C D B x Bse A, B, C, D conexões elétrics trnslcionl A B ngulr A B C D C D Bse y (+) Bse z (+)

39 Circuito elétrico: A C C -+ + S + = S s y B D C D = S s z trnsdutor cbo unidde de crg Tensões de síd: q q A/ C C B/ D C k k k y C k y C z z S S S y S 3 y 4 z z

40 Circuito elétrico: A C C -+ + S + = S s y B D C D = S s z trnsdutor cbo unidde de crg Tensões de síd: ( S S ) ( S S ) S 3 y 4 z y ( S S ) ( S S ) S 3 y 4 z z S = 000 mv / g S = 0,5, 5, 50 mv / rd / s

42 xemplo

43 Amplitude [(rd/s )/N] xemplo Teóric Bloco T Freqüênci [Hz]

44 Amplitude [(rd/s )/N] xemplo Teóric Acel. ngulr Freqüênci [Hz]

45 Amplitude [(rd/s )/N] xemplo Bloco T Acel. ngulr Freqüênci [Hz]

46 xemplo

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