Uma norma europeia, “EN 14579 Métodos de teste de pedras naturais - Determinação da velocidade de propagação do som”, descreve um método para determinar a velocidade de propagação de ondas longitudinais ultrassônicas em pedras naturais, tanto em laboratório quanto no local.
Ao realizar o teste, um pulso composto por vibrações longitudinais é gerado por um transdutor eletroacústico que é mantido em contato com a superfície da pedra a ser testada. Depois de passar por um caminho conhecido na pedra, o pulso de vibração é convertido em um sinal elétrico por um segundo transdutor, e circuitos eletrônicos de temporização permitem que o tempo de trânsito do pulso seja medido.
O aparelho usado nesses testes consiste essencialmente em um gerador de pulsos elétricos, um par de transdutores, um amplificador e um dispositivo eletrônico de temporização para medir o intervalo de tempo entre o início de um pulso gerado no transdutor transmissor e sua chegada ao transdutor receptor.
Existem dois tipos de dispositivos eletrônicos de cronometragem:
Um osciloscópio oferece a capacidade de examinar a forma de onda, o que pode ser vantajoso em situações complexas.
O dispositivo utilizado nos testes deve atender aos seguintes requisitos de desempenho:
Transdutores também são usados nos testes. A frequência natural desses dispositivos deve estar na faixa de 20 a 150 kHz. Às vezes, frequências tão baixas quanto 10 kHz e tão altas quanto 200 kHz podem ser usadas. Os pulsos de alta frequência têm um início bem definido, mas atenuam mais rapidamente do que os pulsos de baixa frequência ao passarem pela pedra natural. Portanto, é preferível usar transdutores de alta frequência (50 kHz a 82 kHz) para percursos curtos (até 200 mm) e transdutores de baixa frequência (15 kHz a 10 kHz) para percursos longos (até um máximo de 40 m). Transdutores com frequências de 40 kHz a 82 kHz são considerados úteis para a maioria das aplicações.
Um aparelho também é utilizado para determinar o tempo de chegada do impacto nos testes. Este aparelho deve ser capaz de determinar o tempo de chegada da primeira onda do pulso, mesmo que seja de pequena amplitude em comparação à primeira meia onda do pulso.
Além disso, são utilizados nos testes um dispositivo de pesagem que fornece uma precisão de 0,01% da massa a ser pesada e um forno ventilado que pode manter uma temperatura de 70 graus mais/menos 5 graus.
A amostragem não é de responsabilidade do laboratório de testes, a menos que seja especificamente solicitada. Pelo menos 6 amostras devem ser selecionadas de um lote homogêneo.
Como referência padrão, as superfícies finais das amostras devem ser serradas ou tornadas ásperas. Os corpos de prova devem ser prismas de tamanho 2 mm x 300 mm x 75 mm com uma tolerância de mais/menos 50 mm. Se a pedra apresentar planos de anisotropia (por exemplo, estratificação, foliação), as amostras devem ser preparadas com seus eixos longos paralelos ou perpendiculares a esses planos. As amostras devem ser secas a 70 graus mais/menos 5 graus até massa constante. Presume-se que esta condição seja satisfeita se a diferença entre duas pesagens feitas em intervalos de 24 horas mais/menos 2 horas não for maior que 0,1 por cento da primeira dessas duas massas.
Durante o teste, o dispositivo deve ser usado dentro das condições operacionais especificadas pelo fabricante. Para garantir uma medição repetível da velocidade de impacto, é necessário levar em conta vários fatores que podem afetar as medições. As informações necessárias estão incluídas no anexo da norma (Anexo B).
Ao dispor o transdutor, é possível detectar impactos que passaram pela pedra natural em uma direção diferente daquela em que a energia máxima é emitida, em ângulos retos com a face do transdutor transmissor. Portanto, é possível fazer medições de velocidade de pulso colocando dois transdutores em faces opostas (transmissão direta), em faces adjacentes (transmissão semidireta) ou na mesma face (transmissão indireta ou de superfície).
Pode ser necessário colocar os transdutores em faces opostas, mas eles não devem ser colocados diretamente um em frente ao outro. Este tipo de arranjo deve ser considerado como transmissão semidireta. O arranjo de condução indireta é o menos sensível e deve ser usado para medições in situ onde apenas uma única face da pedra natural é acessível ou onde é mais importante determinar a resistência da camada próxima à superfície do que o corpo da pedra em si. A regulação de condução semidireta tem uma sensibilidade entre as outras duas regulações e deve ser usada somente quando a regulação direta não puder ser usada.
Para transmissão direta, o comprimento do caminho é a distância entre os transdutores, medida com uma precisão de mais/menos 1 por cento. Para transmissão quase direta, geralmente é considerado suficientemente preciso considerar o comprimento do caminho como a distância medida de centro a centro das faces do conversor. A precisão da medição do comprimento do caminho depende do tamanho dos transdutores em comparação com a distância de centro a centro e deve ser estimada. Na transmissão indireta, o comprimento do caminho não é medido, mas uma série de medições são feitas com os transdutores em diferentes distâncias.
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