DECivil
TRANSDUTORES
E
AQUISIÇÃO DE DADOS
TRANSDUTORES E AQUISIÇÃO DE DADOS
O QUE É UM TRANSDUTOR?
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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
• ...
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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, ...)
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GRANDEZAS MEDIDAS EM ENGENHARIA CIVIL
• Deslocamentos
•Acelerações / velocidades
• Extensões
• Rotações, inclinações
• Forças / pressões
• Alcalinidade
• Temperaturas
• ...
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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.
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RESOLUÇÃO, PRECISÃO E SENSIBILIDADE
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•
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
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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
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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
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TRANSDUTORES MECÂNICOS
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Deflectómetros mecânicos
Níveis de bolha de água
Deflectómetros mecânicos
Óculo de fendas, régua de fendas
Réguas de fendas
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TRANSDUTORES MECÂNICOS
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Célula de carga de anel
Teodolito, nível
Célula de carga de anel
Fita métrica
Régua
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Extensómetros
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EXTENSOMETRIA
EXTENSOMETRIA
Gauge factor K
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K=
DR/R
DL/L
K=
DR/R
e
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.
EXTENSOMETRIA
MONTAGEM DOS EXTENSÓMETROS
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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
EXTENSOMETRIA
MEDIÇÃO DE 1 EXTENSÓMETRO
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CONSOLA COM 1 EXTENSÓMETRO
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Extensómetros de corda vibrante
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
Deflectómetros eléctricos
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Acelerómetros
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Células de carga
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Inclinómetros
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TRANSDUTORES ELÉCTRICOS
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Anemómetros
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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,…)
-
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger portátil com ou sem mostrador
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger multicanal
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Data logger para monitorização de estruturas
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Registadores de papel
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AQUISIÇÃO DE DADOS
Programas de controlo