Para obtener las señales que provienen de los dispositivos de medición (celda de carga, LVDT y termopar) en nuestro arreglo experimental, es necesario contar con un sistema de adquisición flexible y robusto. Entre las opciones disponibles se eligió el chasis NI cDAQ-9172 de National Instruments debido a que permite adaptar módulos independientes según las necesidades del usuario. Se colocó el módulo NI 9219 en el chasis debido a que es una entrada análoga universal y cuenta con 4 canales. Los canales permiten ser seleccionados individualmente por ello se pueden tener 4 tipos de mediciones distintas de manera simultánea. Otra característica relevante es que tiene una velocidad de adquisición de 100 S/s/canal, esto es especialmente importante si consideramos la rapidez con la que se forman las variantes durante la transición martensítica. La figura B.13 muestra el chasis y el módulo empleado para adquirir señal, además; aparecen otros módulos para aplicaciones diversas.
Figura B. 13: Sistema de adquisición de datos compuesto por: Chasis NI cDAQ-9172 y módulo NI 9219.
B.5.2 Tratamiento de señal
Una vez adquiridas las señales de los sensores deben ser tratadas para que representen el fenómeno que deseamos medir. Para llevar a cabo este proceso, se programó en el software LabView de National Instruments una rutina de medición que considera las características y la calibración de cada dispositivo. En otras palabras, mediante esta rutina la señal proveniente del LVDT se convierte en un cambio de dimensión utilizando la ecuación (B.3) y la señal de la celda en la fuerza aplicada sobre la muestra con la ecuación (B.2). Para la señal del termopar el sistema de adquisición cuenta con rutinas de ajuste. El algoritmo de la rutina de medición conocido como diagrama de bloques se muestra en la figura B.14(a), a su lado (figura B.14(b)); aparece el panel frontal o interfaz que observa el usuario durante una prueba. En él se muestran las señales de medición en tiempo real. Se puede observar el cambio de dimensión de la muestra, la temperatura y la fuerza aplicada en cada ensayo. La frecuencia de medición se estableció en 1 Hz para todas las señales. En la figura B.14(b) se aprecia el arreglo de gráficas y la tabla con el valor de señal que el usuario observa durante una medición. Toda la información recabada se presenta en forma de un reporte generado por la rutina inmediatamente al finalizar una medición.
Figura B.14: (a) Diagrama de bloques y (b) panel frontal de la rutina de medición programada.
B.5.3 Procesamiento de señal
En la sección 1.7 se explicaron los fundamentos físicos del efecto elastocalórico. Nos apoyaremos en ellos para detallar el proceso al que fueron sujetos los datos obtenidos. Consideremos como punto de partida el reporte generado por la rutina de medición (un ejemplo del reporte generado aparece en el apéndice D).
Es importante mencionar que durante el proceso de medición, sea en calentamiento ó enfriamiento; en la señal que proviene del LVDT se encuentran el cambio de dimensión de la muestra y de la base portamuestra de cobre. Para aislar la deformación propia de la muestra se deriva la señal respecto a la temperatura. De esta manera, cuando exista un cambio de pendiente será asociado a la muestra de estudio. En la figura B.15 aparece una curva típica del cambio de dimensión (calentamiento) con la mezcla de señales.
265 270 275 280 285 290 295 300 3.25 3.30 3.35 3.40 3.45
Lo
ng
itu
d (m
m
)
Temperatura (K)
Calentamiento
Figura B.15: Cambio de dimensión medido por el LVDT en calentamiento. En la curva están mezcladas la señal asociada a la muestra de estudio y la correspondiente a la base.
Si el ritmo de calentamiento ó enfriamiento es constante, entonces; esperamos que el ritmo de dilatación ó contracción también lo sea. El programa de Quick- Basic elaborado por J. Ortín (79) y empleado para procesar los datos de DSC se modificó de tal manera que permite: determinar la deformación asociada a la muestra, temperaturas de transformación de fase y la fase transformada en función de la temperatura. La figura B.16 presenta la deformación perteneciente a la muestra cuya medición aparece en la figura B.15.
265 270 275 280 285 290 295 300 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
10
00
*d
l/d
T (
m
m
/K
)
Temperatura (K)
Calentamiento
Figura B.16: Cambio de dimensión asociado a la muestra de estudio.
Esta deformación se representa como la derivada de la elongación en función de la temperatura. Después de ajustar los datos a un paso de 0.2 K podemos apoyarnos en la ecuación (1.18) para determinar el cambio de entropía o efecto elastocalórico en presencia de campo magnético y los resultados se discuten con profundidad en capítulos posteriores.
C. Detalle de soportes
En este apéndice se muestran a detalle las características de los soportes superior e inferior del sistema de deformación construido.
Figura C.2: Funda o cubierta del vástago inferior.
Figura C.4: Detalle de la base portamuestra.
D. Reporte de medición
Para la estimación del efecto elastocalórico se creó una rutina de medición en el programa LabView. A través de ella podemos recolectar los datos suficientes para la caracterización de los materiales de estudio. La captura en pantalla que aparece en la figura D.1 nos permite observar un ejemplo del reporte generado.
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