Este trabalho tem como finalidade usar a técnica do pulso eletroacústico (PEA) para investigar a formação de carga espacial em materiais poliméricos utilizados na isolação elétrica, tais como, polietileno de alta densidade e o XLPE e a também investigar a resposta ferroelétrica do PZT durante o processo de polarização. O método de pulso eletroacústico é baseado na propagação do sinal acústico gerado pela aplicação de um pulso de tensão elétrico de 5ns de largura. Apresentamos todas as etapas da montagem do sistema PEA, a análise do sistema elétrico e o tratamento matemático dos sinais de forma obter urna melhor resposta do sistema. Iniciamos o trabalho utilizando duas amostras de PET polarizadas previamente no triodo corona. O par de amostras carregado com a mesma polaridade foi unido pelas faces carregadas eletricamente e foi determinada a origem do sinal obtido na interface inferior amostra-eletrodo. Confrontamos os resultados experimentais obtidos no PEA (com a amostra em curto-circuito) com a análise teórica o qual nos forneceu subsídios para determinar o sinal da carga que aparece nas faces da amostra e de onde o sinal era proveniente na interface. Empregamos a mesma idéia aplicada ao PET para determinar a origem do sinal na interface PZT-eletrodo, concluímos que a origem do sinal era proveniente do material de maior impedância acústica. Investigamos com a técnica do pulso eletroacústico, originalmente desenvolvido para polímeros, o chaveamento ferroelétrico de cerâmicas ferroelétricas. Abordamos o comportamento do decaimento da polarização ferroelétrica após a remoção do campo elétrico de saturação, determinamos a curva de histerese e o perfil do campo elétrico dentro da amostra quando se aplica rampa de tensão com taxa muito baixa e admitimos que o processo era quase-estacionário. Nos polímeros utilizados na isolação elétrica investigamos a formação da carga espacial no PE e nos materiais relacionados sob alto campo elétrico e em função do tempo de polarização. / The purpose this work was using to PEA method for investigation of the ferroelectrics response in PZT and space charge formation in polymeric materials (PE, XLPE) used as electrical insulation for high voltage devices. The PEA method is based on propagation acoustic signal generated by the application of a short electric field pulse, typically 5 ns in duration. Show all the steps of the experimental set-up PEA system, analysis of the electrical system and the mathematical treatment of the signals. Start up the work with double layer PET samples previously poled in corona triode with aim of determination of the origin of the signal obtained to in the sample-lower electrode interface and the experimental results obtained to PEA satisfactorily explain the theory. Make up his mind to apply a same idea to PZT, but only one sample it was poling. From that measurements with PET and PZT, is found that the signal come from of material biggest acoustic impedance. With the PEA method, in the first place development for polymers, it was investigated the ferroelectrics ceramics: ferroelectric switching, decaying of ferroelectric polarization after removal saturation electrical field, hysteresis loop measurements and the determination of coercive field. To obtain the electrical field profile through the thickness of the ferroelectrics ceramics it was applied ramp voltage method in process steady-state (low rate). The space charge formation in polymers under high electric field and in time function was investigated.

Este trabalho tem como finalidade usar a técnica do pulso eletroacústico (PEA) para investigar a formação de carga espacial em materiais poliméricos utilizados na isolação elétrica, tais como, polietileno de alta densidade e o XLPE e a também investigar a resposta ferroelétrica do PZT durante o processo de polarização. O método de pulso eletroacústico é baseado na propagação do sinal acústico gerado pela aplicação de um pulso de tensão elétrico de 5ns de largura. Apresentamos todas as etapas da montagem do sistema PEA, a análise do sistema elétrico e o tratamento matemático dos sinais de forma obter urna melhor resposta do sistema. Iniciamos o trabalho utilizando duas amostras de PET polarizadas previamente no triodo corona. O par de amostras carregado com a mesma polaridade foi unido pelas faces carregadas eletricamente e foi determinada a origem do sinal obtido na interface inferior amostra-eletrodo. Confrontamos os resultados experimentais obtidos no PEA (com a amostra em curto-circuito) com a análise teórica o qual nos forneceu subsídios para determinar o sinal da carga que aparece nas faces da amostra e de onde o sinal era proveniente na interface. Empregamos a mesma idéia aplicada ao PET para determinar a origem do sinal na interface PZT-eletrodo, concluímos que a origem do sinal era proveniente do material de maior impedância acústica. Investigamos com a técnica do pulso eletroacústico, originalmente desenvolvido para polímeros, o chaveamento ferroelétrico de cerâmicas ferroelétricas. Abordamos o comportamento do decaimento da polarização ferroelétrica após a remoção do campo elétrico de saturação, determinamos a curva de histerese e o perfil do campo elétrico dentro da amostra quando se aplica rampa de tensão com taxa muito baixa e admitimos que o processo era quase-estacionário. Nos polímeros utilizados na isolação elétrica investigamos a formação da carga espacial no PE e nos materiais relacionados sob alto campo elétrico e em função do tempo de polarização. / The purpose this work was using to PEA method for investigation of the ferroelectrics response in PZT and space charge formation in polymeric materials (PE, XLPE) used as electrical insulation for high voltage devices. The PEA method is based on propagation acoustic signal generated by the application of a short electric field pulse, typically 5 ns in duration. Show all the steps of the experimental set-up PEA system, analysis of the electrical system and the mathematical treatment of the signals. Start up the work with double layer PET samples previously poled in corona triode with aim of determination of the origin of the signal obtained to in the sample-lower electrode interface and the experimental results obtained to PEA satisfactorily explain the theory. Make up his mind to apply a same idea to PZT, but only one sample it was poling. From that measurements with PET and PZT, is found that the signal come from of material biggest acoustic impedance. With the PEA method, in the first place development for polymers, it was investigated the ferroelectrics ceramics: ferroelectric switching, decaying of ferroelectric polarization after removal saturation electrical field, hysteresis loop measurements and the determination of coercive field. To obtain the electrical field profile through the thickness of the ferroelectrics ceramics it was applied ramp voltage method in process steady-state (low rate). The space charge formation in polymers under high electric field and in time function was investigated.

Neste trabalho descreve-se a implementação da técnica do pulso eletroacústico (PEA) para a determinação de perfis de carga espacial em dielétricos. O método é baseado no sinal acústico gerado pela aplicação de um pulso de tensão elétrica de curta duração na amostra. O sinal acústico gerado é detectado usando-se um transdutor piezoelétrico acoplado à amostra. São discutidos os detalhes experimentais do sistema e os procedimentos matemáticos para o tratamento do sinal elétrico medido. O tratamento matemático do sinal é baseado na técnica de desconvolução que permite determinar a função de transferência do sistema. A função de transferência permite eliminar do sinal medido as distorções introduzidas pelo circuito de medida, pelas reflexões espúrias do sinal acústico, etc.. Mostra-se também os procedimentos matemáticos para se corrigir a atenuação e dispersão do sinal acústico durante a propagação através da amostra. A técnica PEA foi utilizada para o estudo dos perfis de carga espacial injetada em amostras de polietileno sintetizados com diferentes catalisadores: Ziegler-Natta e Metallocene. O campo elétrico aplicado para polarizar as amostras e injetar cargas elétricas nas amostras foi variado de 0,05 MV/cm a 0,9 MV/cm. Nas amostras de polietileno sem aditivos a injeção de cargas elétricas na amostra é bem menor que em amostras com aditivos anti-oxidantes Mostra-se também que o campo elétrico de ruptura depende da carga injetada na amostra, sendo ele maior quando a polaridade da tensão de teste de ruptura é a mesma da tensão aplicada que provocou a injeção de cargas elétricas na amostra. / It is described the implementation of the electroacustic pulse technique, PEA, for the determination of space charge profiles in dielectrics. The method is based on the acoustic signal generated by the application of a voltage pulse with short duration on the sample. The acoustic signal generated by pulse is detected by using a piezoelectric transducer coupled to the sample. Details of the experimental system and of the mathematical procedure for the treatment of the measured electric signals are discussed. The mathematical treatment is based on the deconvolution technique which enables us to obtain the transference function of the system. The use of a transference function eliminates distortions caused by reflections that are introduced by the measurement circuit. Mathematical procedures for the correction of attenuation and dispersion of the acoustic signal during the propagation throughout the sample are also discussed. The PEA technique was used to measure the profiles of injected space charge in polyethylene synthesized using different catalysts: Ziegler-Natta and Metallocene. The electric field applied to polarize and to inject electric charges in the sample was varied form 0.05MV/cm to 0.9MV/cm. In samples of polyethylene without additives it was observed that the injection of charges is less intense than in samples containing anti oxidant additives. It is also shown that the critical electric field for the breakdown depends on the injected charge on the sample being; larger if the rupture tests were performed using the same polarity of the voltage used to pole the samples. Breakdown measurements were also performed with ozone treated samples.

Neste trabalho descreve-se a implementação da técnica do pulso eletroacústico (PEA) para a determinação de perfis de carga espacial em dielétricos. O método é baseado no sinal acústico gerado pela aplicação de um pulso de tensão elétrica de curta duração na amostra. O sinal acústico gerado é detectado usando-se um transdutor piezoelétrico acoplado à amostra. São discutidos os detalhes experimentais do sistema e os procedimentos matemáticos para o tratamento do sinal elétrico medido. O tratamento matemático do sinal é baseado na técnica de desconvolução que permite determinar a função de transferência do sistema. A função de transferência permite eliminar do sinal medido as distorções introduzidas pelo circuito de medida, pelas reflexões espúrias do sinal acústico, etc.. Mostra-se também os procedimentos matemáticos para se corrigir a atenuação e dispersão do sinal acústico durante a propagação através da amostra. A técnica PEA foi utilizada para o estudo dos perfis de carga espacial injetada em amostras de polietileno sintetizados com diferentes catalisadores: Ziegler-Natta e Metallocene. O campo elétrico aplicado para polarizar as amostras e injetar cargas elétricas nas amostras foi variado de 0,05 MV/cm a 0,9 MV/cm. Nas amostras de polietileno sem aditivos a injeção de cargas elétricas na amostra é bem menor que em amostras com aditivos anti-oxidantes Mostra-se também que o campo elétrico de ruptura depende da carga injetada na amostra, sendo ele maior quando a polaridade da tensão de teste de ruptura é a mesma da tensão aplicada que provocou a injeção de cargas elétricas na amostra. / It is described the implementation of the electroacustic pulse technique, PEA, for the determination of space charge profiles in dielectrics. The method is based on the acoustic signal generated by the application of a voltage pulse with short duration on the sample. The acoustic signal generated by pulse is detected by using a piezoelectric transducer coupled to the sample. Details of the experimental system and of the mathematical procedure for the treatment of the measured electric signals are discussed. The mathematical treatment is based on the deconvolution technique which enables us to obtain the transference function of the system. The use of a transference function eliminates distortions caused by reflections that are introduced by the measurement circuit. Mathematical procedures for the correction of attenuation and dispersion of the acoustic signal during the propagation throughout the sample are also discussed. The PEA technique was used to measure the profiles of injected space charge in polyethylene synthesized using different catalysts: Ziegler-Natta and Metallocene. The electric field applied to polarize and to inject electric charges in the sample was varied form 0.05MV/cm to 0.9MV/cm. In samples of polyethylene without additives it was observed that the injection of charges is less intense than in samples containing anti oxidant additives. It is also shown that the critical electric field for the breakdown depends on the injected charge on the sample being; larger if the rupture tests were performed using the same polarity of the voltage used to pole the samples. Breakdown measurements were also performed with ozone treated samples.