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Laboratório de Vibrações – Lavib

Principais Atividades

Calibração absoluta de acelerômetros padrões, conjuntos padrões de vibração (acelerômetros com amplificadores associados) e transdutores de força. Calibração de comparação de calibradores de aceleração, transdutores de vibração, instrumentos de medição de vibração (medidores de vibração e analisadores), cadeias de medição de vibração, transdutores de força, cabeças de impedância e martelos instrumentados (martelo de impacto). Calibração elétrica de amplificadores de condicionamento de sinal e calibração de acelerômetros de choque por comparação.

Unidades

O Laboratório de Vibrações (Lavib) é responsável pelo estabelecimento, validação, manutenção, reprodução e disseminação das unidades de aceleração translacional e quantidades derivadas de movimento de corpos sólidos, i.e. velocidade e deslocamento.

No nível primário, a realização da unidade de aceleração m/s², é voltada para as quantidades mecânicas e de tempo por meios de medição interferométrica da quantidade de movimento. A medição do sinal de saída do acelerômetro padrão de referência ou de transferência fornece uma conexão voltada para quantidades elétricas (carga e voltagem) e a sensibilidade é determinada pela razão da saída elétrica e a entrada mecânica.

No nível secundário, a sensibilidade (mV/ms-² ou pC/ms-²) do acelerômetro  padrão de transferência relaciona as medidas de movimento com as quantidades elétricas, de comprimento e de tempo.

Padrões Nacionais de Medidas

De acordo com as Normas Internacionais que especificam métodos para a calibração primária de vibração de transdutores, interferômetros laser são aplicados com sub-sistemas de padrões nacionais de medidas para a realização da aceleração e quantidades de movimento derivadas usadas para a calibração primária de acelerômetros de  referência.

Os padrões nacionais de medição absoluta consistem principalmente de um excitador de vibração para gerar as quantidades de movimento de aceleração, velocidade  deslocamento, um sistema de medição interferométrico para quantificar exatamente essa quantidade de movimento e algum equipamento para a medição do sinal de saída do transdutor em calibração. Basicamente, devido a limitações de excitadores de vibração comerciais, um único sistema não deve ser usado para cobrir todas as freqüências de calibração. A fim de minimizar as influências indesejáveis no movimento gerado, o Lavib usa três sistemas diferentes comumente aplicáveis:

• Sistema de baixa freqüência – 1 Hz a 80 Hz
• Sistema de média freqüência – 10 Hz a 5 kHz
• Sistema de alta freqüência – 4 kHz a 10 kHz

A calibração de acelerômetros e conjuntos padrões de vibração por interferometria laser é realizada no Lavib de acordo com a norma ISO 16063/11:1999. Geralmente, o Método 1 – “Método de Contagem de Franjas” é usado em uma faixa de freqüência de 1 Hz a 1 kHz e o Método 2 – “Método de aproximação de zero ou Ponto mínimo” de 1,25 kHz a 10 kHz.

O laboratório está trabalhando para a implementação do novo Método 3 – “Método de aproximação de seno”. Um sistema de calibração já foi desenvolvido e atualmente está sendo avaliado através de uma comparação bilateral em resposta de magnitude e mudança de fase de 10 Hz a 10 kHz. Esse sistema permite calibração automatizada de acelerômetros, conjuntos de aceleração de referência e vibrômetros doppler à laser.

Os padrões nacionais de medidas secundárias consistem de sistemas baseados nos excitadores de choque ou de vibração para gerar as quantidades de movimento, um padrão de transferência previamente calibrado por interferometria e a instrumentação para comparar o sinal de saída  do padrão de transferência e pelo transdutor em calibração. As calibrações de comparação com excitação “senoidal” são executadas d acordo com a norma ISO 16063-21:2003.

Calibrações de comparação incluem calibração de cadeias de medição de vibração, aceleração, velocidade e transdutores de deslocamento, calibradores de aceleração, medidores de vibração, analisadores de vibração, transdutores de força, cabeças de impedância e martelos instrumentados (martelo de impacto).

O laboratório está equipado com instrumentação e os padrões necessários para realizar calibrações elétricas internas. Esses padrões incluem calibradores AC, um gerador de sinal de dois canais, voltímetros de precisão de 8 ½ dígitos, capacitores padrão, um resistor padrão, décadas de resistividade (resistência) e divisores de voltagem, um atenuador de passos e um comutador programável,. Calibrações elétricas são focadas em amplificadores de sinal condicionado, atenuadores e filtros usados em cadeias de medição de vibração.

Os serviços de calibrações absolutas oferecidos pelo Lavib são periodicamente verificados pelos transdutores de referência calibrados em outros NMIs e pelos resultados obtidos em comparações interlaboratoriais. Os desvios obtidos mostraram boa concordância com a incerteza estimada declarada, dando alta confiabilidade dos resultados descritos nos relatórios de calibração emitidos pelo Lavib. Além do mais, uma ampla faixa de freqüência de uso possibilitam que uma checagem cuidadosa seja feita entre os diferentes sistemas de calibração no Lavib.

Disseminação

As unidades realizadas pelos padrões nacionais de medidas de vibração são disseminadas para os laboratórios de calibração acreditados e não-acreditados pelas calibrações normalizadas dos padrões de referência e de transferência. Esses padrões de referência são principalmente acelerômetros padrões, ou conjuntos padrões de referência. Para o primeiro tipo, é relatada a sensibilidade de carga e para o segundo, a sensibilidade de voltagem.
Calibradores de acelerômetros também são usados para a disseminação das unidades de movimento em medições de campo. Os padrões de trabalho são calibrados por comparação diante do padrão de transferência.

Sistemas de Calibração

1) Sistema de calibração absoluta de acelerômetros em baixa freqüência:
Freq.: de 1 Hz a 80 Hz (ISO 16063/11:1999 Método 1)
Incerteza: ± 1,5 % (1 Hz a 5 Hz); ± 1 % (6,3 Hz a 20 Hz); ± 0,5 % (25 Hz a 80 Hz)

2) Sistema de calibração absoluta de acelerômetros em média freqüência :
Freq.: de 10 Hz a 5 kHz (ISO 16063/11:1999 Método 1 & 2)        
Incerteza: ± 1 % (10 Hz a 40 Hz); ± 0,5 % (50 Hz a 1 kHz); ± 1 % (1,25 kHz a 5 kHz)

3) Sistema de calibração absoluta de acelerômetros em alta freqüência:
Freq.: d 4 kHz a 10 kHz (ISO 16063/11:1999 Método 2)
Incerteza: ± 1 % (4 kHz a 5 kHz); ± 1,5 % (6,3 kHz a 10 kHz)

4) Sistema de calibração  de transdutor de vibração por comparação (ISO 16063/21:2003)
Incerteza: ±1,5 % (10 Hz a 50 Hz); ± 1 % (63 hZ a 1 kHz); ± 1,5 % (1,25 kHz a 5 kHz); ± 2 % (6,3 kHz a 10 kHz)

5) Sistema de calibração de sistemas de medição de vibração por comparação;
Freq.: de 10 Hz a 5 kHz         
Incerteza: dependente do tipo de equipamento e da saída , ± 1,5 % para 5 %

6) Calibração  de choque por comparação (ISO 16063-22): 
Amplitude de pico de 200 a 100000 m/s² 0,1 a 3 ms
Incerteza: ± 3 %

7) Sistema de calibrações elétricas
Sensibilidade de amplificador de carga – Incerteza: ± 0,20 %
Sensibilidade de amplificador de voltagem, ganho de voltagem / atenuação – Incerteza: ± 0,1 %

8) Sistema de calibração absoluta de quadratura:
Freq.: de 10 Hz a 10 kHz (ISO 16063/11:1999 Método 3)
Incerteza: sistema em avaliação

Projetos P&D do Laboratório de Vibração

• Desenvolvimento de um sistema primário de calibração de acelerômetro por excitação de choque;
• Implementação de um interferômetro heterodino para calibração de acelerômetros em altas freqüências;
• Sistema secundário de calibração em baixa freqüência;
• Desenvolvimento de um sistema de calibração para vibrômetros com saída digital;
• Melhoria do sistema de calibração de quadratura homodina;
• Desenvolvimento de excitadores de calibração.