Série de artigos: Precisão na medição em análise experimental de tensão - 1ª parte

A tecnologia de strain gages com suas amplas possibilidades para compensação de erros foi otimizada ao longo das décadas. Mas ainda existem influências que podem afetar as medições feitas com esta tecnologia. O objetivo deste artigo é apontar estas fontes de erro (que, eventualmente, podem ser evitadas) quando os strain gages são usados na análise experimental de tensão e prestar assistência de forma que as incertezas de medição possam ser avaliadas já na fase de projeto.

Questões fundamentais

As observações a seguir, as quais podem ser úteis antes da realização de medições com strain gage na análise experimental de tensão, são um resumo das experiências do autor. As questões abaixo são essenciais para as providências a serem tomadas (por exemplo, proteção do ponto de medição) e as incertezas de medição que podem ser obtidas:

  • Quando o ponto de medição chegará ao final de sua vida útil?
  • Quão alto serão os valores de tensão?
  • Haverá alguma variação de temperatura? Se sim, quão grande e quão rápida?
  • Influências do meio ambiente (água, umidade, etc.) afetarão o ponto de medição?
  • Em qual material o strain gage será instalado (inhomogeneous, anisotrópica, altamente higroscópico, etc.)?
  • Há alguma possibilidade de reajustar o ponto zero, se necessário?

O experiente engenheiro de testes já busca as respostas enquanto está analisando as tarefas de medição (muito antes do primeiro strain gage ser instalado). A resposta para a última pergunta decidirá se a medição será zero-point related ou non zero-point related.

Medições "Zero-point related"

As medições zero-point related são, geralmente, entendidos como medições envolvendo comparação dos valores das medições atuais com os valores obtidos no início da medição durante várias semanas, meses ou, até mesmo, anos. Não é feito nenhum zero balancing da cadeia de medição neste intervalo. As medições zero-point related são muito mais críticas que medições non zero-point related, porque os zero drfts (resultado da temperatura e outras influências ambientais) são completamente incorporados nos resultados da medição.

Variações de zero são particularmente perigosos para pequenos valores de tensão, porque isto resulta em grandes desvios relativos em relação ao valor medido. Tensões que ocorrem em componentes de máquinas e estruturas, muitas vezes não chegam a 100µm/m, porque um altor fato de segurança é inserido. Variações de zero na ordem de 100 µm/m, neste caso, resultará em um erro de medição de 100%.

Devido ao fato de uma medição contínua de monitoramento estrutural é quase sempre uma medição zero-point related, uma atenção especial necessita ser dada para proteger os strain gages de influências ambientais. É essencial que o ponto de medição ofereça estabilidade a longo prazo. Uma vez que grandes variações de temperatura devem ser esperadas, os coeficientes de temperatura precisam ser pequenos. Baixas amplitudes de sinais de medição em componentes de grande dimensão podem ser sobrepostos pelos efeitos resultantes de uma instalação deficiente do strain gage. As eletrônicas de medição respondem para cada mudança de resistência com uma alteração do valor mostrado. Isso pode ocorrer devido à mudança na grandeza a ser medida, bem como pela infiltração de humidade. O valor medido atual, bem como o sinal agregado de todas as proporções de tensão no strain gage, não permite que seja feita qualquer distinção entre as proporções desejadas ou indesejadas de tensão.

Medições "non zero-point related"

Medições non zero-point related são entendidas como tarefas de medição que permitem zermento de medições sem que haja qualquer perda de informação em determinados períodos. Apenas a variação da grandeza medida após o zeramento é relevante. O zeramento é muitas vezes possível em testes off load (muitas vezes, na forma de medição de curto prazo). Logo, eventuais variações de zero são totalmente insignificantes. 

Tensões muito altas geralmente acontecem em testes destrutivos, indicando a necessidade de strain gages com faixas de medição adequadas. É constrangedor e caro quando, após semanas de preparação, torna-se óbvio que os strain gages instalados no componente falharam.

Medições em laboratórios e em salas de ensaios são considerados não-críticas porque as condições ambientais (temperatura e umidade) são controladas.

Medições em ambientes externos e em câmaras climaticas com alto índice de umidade e altas variações de temperatura, no entretanto, são muito críticas.

 

 

Continua...

Leia mais sobre este assunto na 2ª parte da nossa série de artigos sobre "Precisão de medição em análise experimental de tensão".

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