TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS

1. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS

2. 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 • ...

3. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS 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, ...)

4. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS GRANDEZAS MEDIDAS EM ENGENHARIA CIVIL • Deslocamentos • Extensões • Forças / pressões • Temperaturas • Acelerações / velocidades • Rotações, inclinações • Alcalinidade • ...

5. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS 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.

6. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS 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

7. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS 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

8. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS 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

9. 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

10. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES MECÂNICOS Célula de carga de anel Teodolito, nível Fita métrica Célula de carga de anel Régua

11. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Extensómetros

12. EXTENSOMETRIA

13. EXTENSOMETRIA Gauge factor K DR/R DR/R K = K = e DL/L e DR/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.

14. 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

15. EXTENSOMETRIA MEDIÇÃO DE 1 EXTENSÓMETRO CONSOLA COM 1 EXTENSÓMETRO

16. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Extensómetros de corda vibrante

17. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Deflectómetros eléctricos

18. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Acelerómetros

19. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Células de carga

20. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Inclinómetros

21. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS TRANSDUTORES ELÉCTRICOS Anemómetros

22. 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,…)

23. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger portátil com ou sem mostrador

24. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger multicanal

25. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS AQUISIÇÃO DE DADOS Data logger para monitorização de estruturas

26. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS AQUISIÇÃO DE DADOS Registadores de papel

27. TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS AQUISIÇÃO DE DADOS Programas de controlo