Estudo da viabilidade do uso de um Datalogger para medição de campos magnéticos variantes no tempo

Abstract

Neste trabalho, investiga-se a viabilidade do uso de um datalogger experimental para a medição de campos magnéticos variantes no tempo, propondo-se uma metodologia de ensaio capaz de caracterizar a resposta do equipamento e comparar os resultados obtidos experimentalmente com cálculos analíticos e simulações numéricas. Para isso, foi desenvolvida uma bancada experimental composta por bobinas de teste, gerador de funções, sistema de monitoramento de corrente e software de leitura do datalog- ger. O posicionamento do equipamento em relação às bobinas foi cuidadosamente definido, buscando reduzir dispersões no campo magnético e aumentar a repetibili- dade das medições. A bancada experimental também foi modelada no software Ansys Maxwell, utilizando o método dos elementos finitos, permitindo representar numerica- mente as condições aplicadas nos ensaios. Os resultados simulados apresentaram boa concordância com os cálculos analíticos clássicos para o campo magnético pro- duzido por solenoides finitos, verificando-se a coerência entre as duas referências adotadas. A partir da comparação entre os resultados experimentais, analíticos e nu- méricos, foi possível avaliar o comportamento do datalogger ao longo da faixa de frequências estudada. Os resultados indicaram que o equipamento foi capaz de iden- tificar corretamente as componentes de frequência do campo magnético alternado; entretanto, foram observadas diferenças na amplitude medida em relação aos valo- res esperados, evidenciando a necessidade de calibração dependente da frequência para o uso quantitativo do sistema de medição. Dessa forma, o estudo contribui para a avaliação experimental do datalogger e para a compreensão de suas limitações na medição de campos magnéticos variantes no tempo.This work investigates the feasibility of using an experimental datalogger for measur- ing time-varying magnetic fields, proposing a testing methodology capable of charac- terizing the equipment response and comparing experimentally obtained results with analytical calculations and numerical simulations. For this purpose, an experimental setup was developed, consisting of test coils, a function generator, a current monitor- ing system, and the datalogger reading software. The positioning of the equipment in relation to the coils was carefully defined, aiming to reduce magnetic field dispersion and improve measurement repeatability. The experimental setup was also modeled in Ansys Maxwell software using the finite element method, allowing the test conditions to be numerically represented. The simulated results showed good agreement with the classical analytical calculations for the magnetic field produced by finite solenoids, ver- ifying the consistency between the two adopted references. Based on the comparison between experimental, analytical, and numerical results, it was possible to evaluate the behavior of the datalogger over the studied frequency range. The results indicated that the equipment was able to correctly identify the frequency components of the alter- nating magnetic field; however, differences were observed in the measured amplitude when compared to the expected values, highlighting the need for calibration, compen- sation, or further characterization of the measurement system. Thus, this study con- tributes to the experimental evaluation of the datalogger and to the understanding of its limitations in measuring time-varying magnetic fields.