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OBTENÇÃO DOS ELEMENTOS DE CALIBRAÇÃO E CERTIFICAÇÃO DE MEDIDORES ELETRÔNICOS DE DISTÂNCIA EM CAMPO E LABORATÓRIO

Pedro Luis Faggion

Abstract



A calibração de Medidores Eletrônicos de Distância (MED) consiste na
determinação do erro de zero, fator de escala e elementos do erro cíclico. Para tal,
são necessárias três etapas envolvendo operações de campo e de laboratório. Essas
etapas são: determinação do erro de zero (não coincidência entre o centro mecânico
e o centro eletrônico do MED); fator de escala (variação na freqüência da onda
portadora do sinal de medida); elementos do erro cíclico (amplitude e fase). Suas
determinações são efetuadas respectivamente por meio de: observações em uma
base para calibração em campo, tal como a disponível na UFPR; determinação do
fator de escala em laboratório (medindo a freqüência da onda portadora) e
determinação precisa dos elementos do erro cíclico (amplitude e fase) por
observações em uma base em ambiente fechado. O presente trabalho aborda a
determinação dos fatores de calibração dos MEDs em laboratório e compara-os com
o valor obtido em campo. As principais fontes de erros nos MEDs estão diretamente
relacionadas com as variações produzidas pelo envelhecimento e temperatura dos
cristais que modulam o sinal utilizado para determinar a distância entre o emissor e
refletor, e também mau uso do equipamento. Com relação à medida da freqüência o
Professor Harald Schlemmer da Universidade de Darmstadt desenvolveu um
fotodetector (EMI C536) cuja finalidade é captar o sinal emitido pelo MED, o qual
é analisado por um freqüencímetro e por um osciloscópio de alta precisão
disponível no (LAIG) e calibrados em laboratório credenciado pelo (INMETRO). O
primeiro faz a medida da freqüência e o segundo mostra o comportamento da onda. Esses procedimentos permitem a determinação da diferença entre a freqüência
nominal do equipamento fornecida pelo fabricante, e a freqüência obtida em
laboratório. Essa diferença afeta o fator de escala. Com relação ao erro cíclico, a
calibração em laboratório consiste em comparar deslocamentos dados pelo
instrumento que está sendo calibrado e o mesmo deslocamento medido com um
instrumento de alta precisão. Neste trabalho de pesquisa, o instrumento que será
considerado como padrão primário é um interferômetro LASER, que nas condições
em que está instalado permite definir deslocamentos com precisão de 10 mµ. No
campo, são necessárias observações sobre uma base linear. Essa base deve ser
medida, em uma primeira fase, com um MED de alta precisão e, posteriormente
pelo processo de ajustamento, obtem-se os fatores de calibração dos MEDs de
menor precisão ou equivalente. Neste processo é possível determinar também o erro
de zero e uma estimativa do erro cíclico. O presente trabalho, além de apresentar a
metodologia de calibração de MED com observações de campo e laboratório, faz
um estudo da estabilidade de redes geodésicas para definir possíveis variações
temporais dos pilares que compõem a base de calibração de campo.

Obtaining calibration elements and certification eletronic measures of field and
laboratory distance

Abstract


The calibration of Electronic Distance Meters (EDM) consists of the
determination of the zero mistake, scale factor and elements of the cyclical mistake.
For such, they are necessary three stages involving field and laboratory operations
and of these stages are: determination of the zero mistake (no coincidence between
the mechanical and electronic center of MED); scale factor (variation in the
frequency of the wave bearer of the measure sign); elements of the cyclical mistake
(width and phase). Their determinations are made respectively through:
observations in a field base, just as the available in the extent of UFPR;
determination of the scale factor in laboratory (measuring the frequency of the wave
bearer); determination the elements of the cyclical mistake (width and phase)
through observations in a base in closed atmosphere. The present work approaches
the determination of the factors of calibration of MEDs in laboratory and it
compares them with the value obtained in field. The principel error source in the
EDMs are directly related with the variations produced by ageing and temperature
of the crystals that modulate the sign used to determine the distance between the
originator and reflector, and also bad use of the equipment. Regarding measure of
the frequency the professor Harald Schlemmer of the University of Darmstadt
developed a fotodetector (EMI C536) whose purpose is to capture the sign emitted
by MED, which is analyzed by a freqüencímetro and for an osciloscópio of high
precision, available in LAIG and gaged at laboratory accredited by INMETRO. The
first makes the measure of the frequency and the second shows the behavior of the
wave. Those procedures allow the determination of the difference among the
nominal frequency of the equipment, supplied by the manufacturer, and the
frequency obtained at laboratory. That difference affect the scale factor. Regarding
the cyclical mistake, the calibration in laboratory consists of comparing displacements given by the instrument that is being gaged and the same measured
displacement with an instrument of high precision. In this research work, the
instrument that will be considered as pattern it is an interferômetro LASER, that in
the conditions that it is installed allows to define displacements accurately of 10
micrometers. In the field, they are necessary observations on a base (as the one of
UFPR). That base should be measured, in a first phase with a MED of high
precision and later, through adjustment process, be obtained the calibration factors
of MEDs of smaller equivalent precision. In this process it is possible also to
determine the zero mistake and an estimate of the cyclical mistake. The present
work besides presenting the methodology of calibration of MED with field
observations and laboratory and makes a study of the geodesic stability of nets to
define possible temporary variations of the pillars that it composes the base of field
calibration.