V ARIAÇÕES DA AMPLITUDE DO SINAL DEVIDAS AOS AGENTES EXTERNOS

3.2. M EIOS , METODOLOGIAS E CALIBRAÇÕES EFECTUADAS NO L ABORATÓRIO DE G EOTECNIA DA

3.2.5. V ARIAÇÕES DA AMPLITUDE DO SINAL DEVIDAS AOS AGENTES EXTERNOS

Durante o procedimento das calibrações descritas nos pontos anteriores, vários processos foram testados de forma a melhorar a clareza dos sinais, alguns inclusivamente já referidos. Este subcapítulo tem como propósito demonstrar essas melhorias, bem como algumas características particulares de cada ensaio. Serão apresentadas algumas figuras com a aplicação de cada agente externo juntamente com imagens do sistema sem o próprio agente. A amplitude dos resultados será comparada entre cada um justificando deste modo as práticas escolhidas. A melhor ou pior eficácia de actuação do agente pode também ser avaliada pelas diferenças entre os tempos de propagação dos impulsos emitidos. Se a amplitude aumentar, mas em consequência o agente introduzir um atraso considerável nesse intervalo de tempo, deverá ser reavaliada a sua aplicação.

Entendam-se como agentes externos os objectos que não fazem parte do conjunto transdutores, gerador de funções e osciloscópio. A Figura 32.30 mostra o primeiro desses agentes e a diferença de clareza do sinal quando o high vacuum grease é utilizado. Uma excitação quadrada de 50 kHz foi escolhida para realização deste teste. As soluções foram calculadas com os transdutores em contacto.

Avaliação de módulos de distorção dinâmicos em misturas de solo-cimento com recurso a métodos ultra-sónicos de impulso no domínio do tempo e registos de modos de ressonância por análise espectral de séries de Fourier

a) b)

Figura 32.30 – Utilização do high vacuum grease: a) Com a aplicação; b) Sem a aplicação

Foi observado um nítido ganho de amplitude no sinal recebido através da introdução do agente high vacuum grease. Na Figura 32.30a) o sinal de resposta obtido tem uma primeira chegada de 4 V e um atraso de 2,1 µs, enquanto sem a utilização do agente o sinal da mesma chegada cai para 7 mV e o atraso aumenta para 3,5 µs. São patentes as vantagens do aproveitamento do high vacuum grease, que não só clarifica o sinal e diminui o atraso como também diminui as reflexões nas fronteiras dos transdutores linearizando o sistema, como denota a Figura 32.30a).

O par acção-reacção introduzido no topo de um ensaio caracteriza-se também como um agente externo. Teoricamente, o aumento de tensão está associado a um aumento de energia, traduzido em amplitude num meio perfeitamente elástico. A partir de um certo factor de carga, o aumento deixa de ser significativo, verificando-se por vezes, reversão da tendência. Na Figura 32.31, estão patentes as variações da amplitude para a carga mais utilizada de 1,0 kg. A vibração quadrada com frequência de 50 kHz foi uma vez mais utilizada no estudo dos efeitos dos agentes exteriores nos sinais de resposta. O provete ensaiado tem a designação de CIM.

a) b)

Figura 32.31 – Introdução de pressão: a) Com a aplicação da carga; b) Sem a aplicação da carga

Ambos os resultados patentes na Figura 32.31 foram obtidos a partir da aplicação do high vacuum grease nas fronteiras entre os transdutores e o provete. As imagens validam a prática de utilização do factor de carga. Na Figura 32.31a), a amplitude da primeira chegada do sinal recebido é da ordem de

0,2 V, com um tempo de propagação de 30 µs. Da mesma forma, na Figura 32.31b) é visível o mesmo sinal, mas desta vez com uma voltagem da mesma chegada igual a 50 mV. O tempo de propagação foi equivalente à situação anterior e igual a 30 µs. A constatação que a amplitude aumenta em larga escala para um pequeno incremento de tensão é particularmente útil. Permite analisar o instante de chegada das ondas filtradas de grande parte do ruído exterior. Como seria de esperar, o tempo de propagação em ambas as situações foi igual. Este dado permite concluir que o nível de deformações aplicadas ao provete CIM é suficientemente baixo para permanecer em regime totalmente elástico. Esta conclusão foi extrapolada para os provetes de solo-cimento.

Como já foi nomeado anteriormente, todas as leituras dos ensaios de ondas longitudinais e transversais efectuados no Laboratório de Geotecnia da FEUP foram realizadas com o cálculo de 128 médias. Este procedimento visou eliminar qualquer ruído não constante, descrito no ponto 2.8.3.5. As ondas mecânicas provenientes de aparelhos em funcionamento perto do local do ensaio possuem normalmente uma geração de ondas de amplitudes positivas e negativas aleatórias. O teorema do limite central explica que a partir de cinquenta medições, a variação da amplitude pode ser equiparada a uma distribuição normal centrada em zero, ou seja, com média igual a zero. Assim, a utilização de um conjunto de médias superior a cinquenta permite visualizar com grande probabilidade um sinal plano medido num ambiente de ruído aleatório. Existem alguns sinais cujas médias não estão aptas a filtrar, como por exemplo, a vibração induzida por um compressor caracterizado pela sua frequência e amplitude constantes. Os diferentes resultados calculados pela utilização das médias estão apresentados na Figura 32.32.

a) b)

Figura 32.32 – Introdução de médias: a) Com a aplicação das médias; b) Sem a aplicação das médias

Apesar das 128 médias serem directamente calculadas pelo osciloscópio, foram inseridas no subgrupo agentes externos, pois provocam alterações nos resultados tanto como os restantes mencionados e fazem com que a representação da onda de chegada seja realizada não por um instante mas sim por uma janela temporal. O teste explicado na Figura 32.32 foi produzido em condições semelhantes para ambos os gráficos. Na mesma figura estão expostas as vantagens referidas no parágrafo anterior. É possível visualizar um sinal mais limpo e o momento de chegada da onda é mais nítido com a utilização das médias. A existência de um sinal abatido no início da propagação permitiu criar um método para atribuição do instante de chegada da onda que foi amplamente utilizado. Esse critério consistiu na atribuição do instante de chegada da onda no primeiro ponto em que a tangente do sinal foi diferente de zero.

No documento Avaliação de módulos de distorção dinâmicos em misturas de solo-cimento com recurso a métodos ultra-sónicos de impulso no domínio do tempo e registos de modos de ressonância por Análise Espectral de Séries de Fourier (páginas 146-149)