.: Laboratórios de Metrologia Acústica, Ultra-Som e Vibração :.
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.