6.3 - Transdutores - Técnico Lisboa · TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS Exemplos: •...
Transcript of 6.3 - Transdutores - Técnico Lisboa · TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS Exemplos: •...
1
DECivilDECivilDECivilDECivil TRANSDUTORESTRANSDUTORESEE
AQUISIAQUISIÇÇÃO DE DADOSÃO DE DADOS
DECivilDECivilDECivilDECivil
O QUE É UM TRANSDUTOR?
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
Exemplos:
• Deflectómetro• Extensómetro• Termómetro de mercúrio• Marcador de pH• ...
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.)
2
DECivilDECivilDECivilDECivil CARACTERÍSTICAS DOS TRANSDUTORES
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
• 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, ...)
DECivilDECivilDECivilDECivil GRANDEZAS MEDIDAS EM ENGENHARIA CIVIL
• Deslocamentos
• Extensões
• Forças / pressões
• Temperaturas
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
•Acelerações / velocidades
• Rotações, inclinações
• Alcalinidade
• ...
3
DECivilDECivilDECivilDECivil
• 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.
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
RESOLUÇÃO, PRECISÃO E SENSIBILIDADE
DECivilDECivilDECivilDECivil
• 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
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
RESOLUÇÃO, PRECISÃO E SENSIBILIDADE
4
DECivilDECivilDECivilDECivil
• Transdutores resistivos• Baseados na variação de resistência eléctricaEx: 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 ferroEx.: 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
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTODE TRANDUTORES DE ENGENHARIA CIVIL
DECivilDECivilDECivilDECivil
• Transdutores termoeléctricos• Baseados na variação de tensão entre dois materiais em função da temperaturaEx: Termopares
• Transdutores de corda vibrante• Baseados na variação de frequência de uma corda em função da tensão / deformação a que está sujeitaEx.: 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
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTODE TRANDUTORES DE ENGENHARIA CIVIL
5
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES MECÂNICOS
Deflectómetros mecânicos
Níveis de bolha de água
Óculo de fendas, régua de fendas
Deflectómetros mecânicos
Réguas de fendas
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES MECÂNICOS
Célula de carga de anel
Teodolito, nível
Fita métrica
Célula de carga de anel
Régua
6
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Extensómetros
DECivilDECivilDECivilDECivil EXTENSOMETRIAEXTENSOMETRIA
7
DECivilDECivilDECivilDECivil
K =∆∆∆∆R/R
∆∆∆∆L/LK =
∆∆∆∆R/R
εεεε
Gauge factor 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
εεεε = ∆∆∆∆R/R / K
DECivilDECivilDECivilDECivil
MONTAGEM DOS EXTENSÓMETROS
EXTENSOMETRIA
ESCOLHA DO EXTENSÓMETRO
REMOÇÃO DE TINTA E LIMPEZA
MARCAÇÃO DA POSIÇÃO
DESENGORDURAMENTO (acetona)
COLAGEMAs colas devem:.Transmitir as extensões sem distorção. Não deteriorar os extensómetros. Garantir isolamento
Tipos:. Colas orgânicas. Colas cerâmicas
SOLDADURA DOS TERMINAIS
PROTECÇÃOCritérios: Temperatura, Ambiente, Duração do ensaio, Acesso posteriorMateriais: Colas, neoprene, ceras, resinas, borrachas
8
DECivilDECivilDECivilDECivil
MEDIÇÃO DE 1 EXTENSÓMETRO
EXTENSOMETRIA
CONSOLA COM 1 EXTENSÓMETRO
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Extensómetros de corda vibrante
9
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Deflectómetros eléctricos
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Acelerómetros
10
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Células de carga
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Inclinómetros
11
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Anemómetros
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
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,…)
-
12
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger portátil com ou sem mostrador
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger multicanal
13
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger para monitorização de estruturas
DECivilDECivilDECivilDECivil
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
AQUISIÇÃO DE DADOS
Registadores de papel