Fonte: Shreyas Narsipur, Engenharia Mecânica e Aeroespacial, Universidade Estadual da Carolina do Norte, Raleigh, NC

A pressão do fluido é uma característica importante de fluxo que é necessária para determinar a aerodinâmica de um sistema. Um dos sistemas de medição de pressão mais antigos e ainda existentes é o manômetro devido à sua precisão e simplicidade de operação. O manômetro é geralmente um tubo de vidro em forma de U que é parcialmente preenchido com líquido, como mostrado na Figura 1. O manômetro do tubo U não requer calibração porque não tem partes móveis, e suas medidas são funções de gravidade e densidadedolíquido. Portanto, o manômetro é um sistema de medição simples e preciso.

Figura 1. Esquema de um manômetro u-tube.

As medidas de pressão em tempo real são obtidas em aeronaves conectando as portas de estagnação e pressão estática de uma sonda pitot-estática, um dispositivo que é comumente usado para medir a pressão de fluxo de fluidos, às portas de um dispositivo de medição de pressão. Isso permite que os pilotos obtenham as condições de voo existentes e avisem-os caso ocorram alterações nas condições de voo. Embora os manômetros forneçam leituras de pressão muito precisas, eles são inerentemente volumosos. Uma solução mais realista é necessária para medir as pressões das aeronaves, já que um dos principais objetivos do projeto é manter o peso geral da aeronave o mais baixo possível. Hoje, transdutores de pressão eletromecânica, que convertem a pressão aplicada em um sinal elétrico, são amplamente utilizados para aplicações de sensoriamento de pressão em aeronaves porque são pequenos, leves, e podem ser colocados em quase qualquer lugar na estrutura aérea. As características acima não só ajudam a reduzir o peso, mas também reduzem a quantidade de tubos necessários para conectar a sonda pitot-estática ao transdutor, diminuindo assim o tempo de resposta dos dados. Além disso, em testes experimentais de voo de aeronaves, transdutores de pressão em miniatura são úteis, pois permitem aos pesquisadores maximizar a coleta de dados de pressão sem aumentar significativamente o peso da aeronave. Enquanto existem diferentes tipos de transdutores de pressão com diferentes técnicas de medição, um dos tipos mais comuns de transdutor é o transdutor de pressão capacitiva. Como os transdutores são capazes de enviar apenas sinais em termos de tensão e corrente, a calibração do transdutor é necessária para relacionar a força de um determinado sinal à pressão que faz com que o transdutor gere o sinal. O ajuste final da curva que relaciona a corrente do transdutor ou a tensão a uma medição física, no nosso caso, é comumente referido como a curva de calibração do transdutor.

Neste experimento, uma sonda pitot-estática é colocada em um túnel de vento subsônico com as portas de estagnação e pressão estática conectadas às portas totais e estáticas do manômetro do tubo U e do transdutor de pressão. O túnel de vento é então executado em diferentes configurações de pressão dinâmica, e a leitura de pressão correspondente do manômetro do tubo U, e as leituras atuais produzidas pelo transdutor são registradas. Esses dados são então usados para gerar curvas de calibração para o transdutor de pressão.

1. Calibração transdutor de pressão

Nesta demonstração, foi utilizado um túnel de vento subsônico com uma seção de teste de 2,6 pés x 3,7 pés e ajuste máximo de pressão dinâmica de 25 psf. Um transdutor de pressão pré-calibrado foi usado para definir a pressão dinâmica na seção de teste do túnel de vento, e um manômetro diferencial do tubo U com água e escala coloridas foi usado para medir a altura do fluido(Figura 3). Também foram utilizados um transdutor de pressã

Na análise foram utilizadas as seguintes constantes: densidade hídrica, _{ρ água}: 61,04 lb/ft³; aceleração devido à gravidade, g: 32,15 ft/s²; e manômetro off-set, h_off = 0,8 in. A variação dos dados do manômetro para aumento e diminuição das pressões dinâmicas (com e sem correção para o instrumento off-set) é mostrada na Figura 7. A Figura 8 mostra um enredo das leituras atuais do transdutor contra a...

Transdutores eletromecânicos são substitutos populares para alguns dos sistemas de medição mais volumosos. No entanto, os transdutores precisam ser calibrados regularmente usando dispositivos de medição padronizados para serem ferramentas experimentais eficazes. Neste experimento, um transdutor de pressão eletromecânica do tipo fora da prateleira foi calibrado comparando os sinais atuais gerados pelo transdutor para uma série de condições dinâmicas de pressão em um túnel de vento subsônico às medidas de p...