Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-10-14T12:17:11Z No. of bitstreams: 1 Leopoldo Mayer de Freitas Neto.pdf: 829417 bytes, checksum: 20a0e805e8a2d62a9b139566d0ef9786 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-14T12:17:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leopoldo Mayer de Freitas Neto.pdf: 829417 bytes, checksum: 20a0e805e8a2d62a9b139566d0ef9786 (MD5) Previous issue date: 2010-02-15 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, divided into three experiments, the aim was to verify the possibility to diagnose the pregnancy of does and ewes by different pathway access and diagnose the fetuses sex originated by natural mating and transfer of fresh and cryopreserved embryos. The examinations were carried out using an ultrasound scanner equipped with a linear transducer (6.0 and 8.0 MHz) used by transrectal and transabdominal via and a microconvex endocavitary (5.0 and 7.5 MHz) transducer used by transvaginal via. In the first experiment was verified the viability of the ultrasound examination by transretal, transabdominal and transvaginal via to diagnose pregnancy in goats (n = 240) and ewes (n = 320) at days 30th, 45th, 60th and 75th. In does and ewes the ultrasound examination was faster (P < 0.05) on days 30th and 45th of pregnancy, however by transabdominal via was faster on day 60th and 75th. In both species the time of pregnancy diagnose was greater (P < 0.05) on day 30th than the others days while this time was smallest (P < 0.05) at day 75th than day 45th and 60th. Independent of the examination via and the day of pregnancy the average time to diagnose the pregnancy was shorter (P < 0.05) in does than in ewes. Independing of the specie and the day of pregnancy the average time to diagnose the pregnancy by transrectal via was shorter (P < 0.05) than the other vias and the transvaginal via was shorter (P < 0.05) than the transabdominal one. In the second experiment, in order to improve the sexing of Boer fetuses (n = 123) by transrectal ultrasonography, the aim was to identify the migration period of the genital tubercle and its later differentiation into genital structures in fetuses derived from natural mating (TI) and fetus from fresh (TII), frozen (TIII) and vitrified (TIV) embryo transfer collected 7 days after breeding. Migration of the genital tubercle occurred earlier (P < 0.05) in TI (45.21 ± 3.31 days) than in TII (48.50 ± 3.70 days), TIII (48.93 ± 3.61 days) and TIV (48.85 ± 3.23 days). The visualization of the scrotum, prepuce and vulva occurred earlier (P < 0.05) in TI (51.20 ± 2.56; 50.35 ± 1.59; 49.75 ± 1.73 days) than in TII (53.25 ± 2.02; 53.37 ± 1.92; 51.76 ± 2.10 days),TIII (53.37 ± 1.92; 52.31 ± 2.00; 51 ± 78 ± 2.22 days) and TIV (54.06±1.75; 52.46 ± 1.95; 51.91 ± 2.06 days). In the third experiment, in order to improve fetal sexing by ultrasonography in Dorper ewe breed (n = 130), the objective was to identifythe migration period of the genital tubercle and the period of the visualization of external genital structures in fetuses derived from natural mating (TI) and from fresh (TII), frozen (TIII) and vitrified (TIV) embryos transfer collected 7 days after breeding. Migration of the genital tubercle occurred earlier (P < 0.05) in TI (42.21±2.86 days) than in TII (43.98±3.00 days), TIII (44.97±1.83 days) and TIV (44.58±1.97days). The visualization of scrotal bag, prepuce and vulva occurred, respectively, earlier (P < 0.05) in TI (45.22±1.25; 45.95±1.53; 45.01±.103 days) than in TII (48.91±1.92; 48.52±1.41; 47.41±1.41 days), TIII (49.97±1.08; 49.18±2.00; 47.64±1.82 days) and TIV(50.12±1.66; 49.27±1.1.61; 47.93±1.92 days). The results allow to conclude that the pregnancy diagnose may be performed by transrectal, transabdominal and transvaginal via, as well as, that is faster by transrectal via and hat the time for diagnosing is shorterin advanced pregnancy and in goat specie. Is also possible to conclude, taking into consideration the final position of the genital tubercle, that goat fetal sexing can be done from the 55th day onward in fetuses produced by natural mating and from the 60th day onward in fetuses derived from cryopreserved embryos. It can also be concluded that, real-time ultrasonography is a reliable tool for fetal sex determination in sheep after Day 50 of pregnancy taking into account both the location of the genital tubercle and the identification of external genital structures. In ovine species the fetal sexing can be done from the 50th day onward in fetuses produced by natural mating and from the 55th day onward in fetuses derived from cryopreserved embryos. Finally is possible to conclude that real-time ultrasonography is a reliable tool for early pregnancy diagnose in small ruminant as well as that to identify the sex on the first 60 days of pregnancy. / Com este trabalho, dividido em três experimentos, objetivou-se verificar a possibilidade de realizar o diagnóstico de prenhez em cabras e ovelhas por diferentes vias de acesso e sexar fetos originados de monta natural e da transferência de embriões frescos e criopreservados. Os exames foram realizados com um aparelho de ultrassom equipado com um transdutor linear (6,0 e 8,0 MHz) utilizado pelas vias transretal e transabdominal e outro microconvexo (5,0 e 7,5 MHz) endocavitário utilizado por via transvaginal. No primeiro experimento verificou-se a viabilidade do exame ultrassonográfico pelas vias transretal, transabdominal e transvaginal para diagnosticar a gestação de cabras (n = 240) e ovelhas (n = 320) no 30o, 45o, 60o e 75o dia. Nas cabras e ovelhas, o exame ultrassonográfico pela via transretal foi mais rápido (P < 0, 05) no 30o e no 45o dia da gestação, mas, pela via transabdominal foi mais rápido no 60o e no 75o dia. Em ambas as espécies, a duração do diagnóstico de gestação foi maior (P < 0,05) no 30o dia do que nos demais, enquanto que a duração do diagnóstico no 75o dia foi menor (P < 0,05) do que no 45o e 60o. Independentemente da via de exame e do dia da gestação, o tempo médio para diagnosticar a gestação foi menor (P < 0,05) nas cabras do que nas ovelhas. Independentemente da espécie e do dia da gestação, o tempo médio para diagnosticar a gestação pela via transretal foi menor (P < 0,05) do que as demais e o da transvaginal foi menor (P < 0,05) do que o da via transabdominal. No segundo experimento, com a finalidade de aperfeiçoar a sexagem de fetos (n = 123) caprinos da raça Boer por via transretal, procurou-se identificar o período de migração do tubérculo genital e sua diferenciação nas estruturas da genitália de fetos derivados de monta natural (TI) e da transferência de embriões frescos (TII), congelados (TIII) e vitrificados (TIV) colhidos 7 dias após a cobertura. A migração do tubérculo genital ocorreu mais cedo (P < 0,05) no TI (42,21±2,86 dias) do que no TII (43,98±3,00 dias), TIII (44,97±1,83 dias) e no TIV (44,58±1,97 dias). A visibilização da bolsa escrotal, prepúcio e vulva ocorreu precocemente (P < 0,05) no TI (45,22±1,25; 45,95±1,53;45,01±1,03 dias) do que no TII (53,25 ± 2,02; 53,37 ± 1,92; 51,76 ± 2,10 dias), TIII (53,25 ± 2,02; 53,37 ± 1,92; 51.76 ± 2,10 dias) e TIV (54,06±1,75; 52,46 ± 1,95;51,91 ± 2,06 dias). No terceiro experimento, com o propósito de aperfeiçoar a sexagem de fetos (n = 130) ovinos da raça Dorper por via transretal, procurou-se identificar o período de migração do tubérculo genital e sua diferenciação nas estruturas da genitália de fetos derivados de monta natural (TI) e da transferência de embriões frescos (TII), congelados (TIII) e vitrificados (TIV) colhidos 7 dias após a cobertura. A migração do tubérculo genital ocorreu mais cedo (P < 0,05) no TI (45,21 ± 3,31 dias) do que no TII (48,50 ± 3,70 dias), TIII (48.50 ± 3.70 dias) e no TIV (48,85 ± 3,23 dias). A visibilização da bolsa escrotal, prepúcio e vulva ocorreu precocemente (P < 0,05) no TI (51,20 ± 2,56; 50,35 ± 1,59; 49,75 ± 1,73 dias) do que no TII (53,25 ± 2,02; 53,37 ± 1,92; 51,76 ± 2,10 dias), TIII (53,25 ± 2,02; 53,37 ± 1,92; 51.76 ± 2,10 dias) e TIV (54,06±1,75; 52,46 ± 1,95; 51,91 ± 2,06 dias). Os resultados permitem concluir que o diagnóstico de gestação pode ser realizado pelas vias transretal, transabdominal etransvaginal, bem como que é mais rápido pela via transretal, na gestação avançada e na espécie caprina. É também permissível concluir que, com base no posicionamento final do tubérculo genital, é recomendável sexar fetos caprinos provenientes de monta natural somente a partir do 55o dia de prenhez e a partir do 60o dia naqueles derivados da transferência de embriões frescos e criopreservados. Nos ovinos a sexagem fetal já pode ser efetuada a partir do 50o dia de prenhez nos fetos oriundos de monta natural e a partir do 55o dia naqueles originados da transferência de embriões frescos e criopreservados. Ainda é possível concluir que a ultrassonografia em tempo real é uma ferramenta importante para diagnosticar precocemente a prenhez nos pequenos ruminantes, assim como identificar o sexo fetal nos primeiros 60 dias de gestação

Chronic liver diseases are the eighth leading cause of death in Brazil and a major public health problem in the world. Liver biopsy is the best available reference standard for evaluating and classifying stages of liver diseases, but it presents limitations and complications that are common in invasive methods. In recent years, elasticity imaging methods have been the focus of intense research activity with the ability to measure mechanical properties of soft tissues in a non-invasive way. Shear wave elastography is one of the most promising methods because it enables to quantitatively assess tissue elasticity. However, the current depth range of shear wave elastography impedes its application in obese patients, which have a great risk of developing liver disease. The aim of this study is to investigate the use of shear wave elastography in deeper tissues using a two-dimensional ultrasound transducer array. An efficient transducer array arrangement was simulated, fabricated and characterized. The results show that the proposed transducer configuration presents enhanced transmitting capabilities for generating tissue displacement in deeper tissues. In addition, numerical simulations were performed in order to track the tissue deformation and reconstruct its elastic properties. / Doenças crônicas do fígado são a oitava causa de morte no Brasil e um dos principais problemas de saúde pública do mundo. A biópsia do fígado é o melhor padrão de referência disponível para avaliação e classificação dos estágios das doenças hepáticas, mas apresenta limitações e complicações que são comuns nos métodos invasivos. Nos últimos anos, métodos de imagem por elasticidade têm sido o foco de intensa atividade de pesquisa, pois têm a capacidade de medir propriedades mecânicas dos tecidos moles de maneira não invasiva. A elastografia por ondas de cisalhamento é um dos métodos mais promissores, pois permite avaliar quantitativamente a elasticidade do tecido. No entanto, a atual faixa de profundidade da elastografia por ondas de cisalhamento impede sua aplicação em pacientes obesos, que apresentam grande risco de desenvolver doença hepática. O objetivo deste estudo é investigar o uso da elastografia por onda de cisalhamento em tecidos mais profundos usando um transdutor de ultrassom bidimensional. Uma configuração eficiente de transdutores matriciais foi simulada, fabricada e caracterizada. Os resultados mostram que o transdutor proposto possui capacidade de transmissão melhorada para gerar deslocamento em tecidos profundos. Além disso, simulações numéricas foram realizadas para monitorar a deformação do tecido e reconstruir suas propriedades elásticas.

A modelagem do campo acústico gerado por um transdutor ultra-sônico retangular é importante porque sua geometria é usada freqüentemente por transdutores multielementos (arrays). O conhecimento do campo acústico pode otimizar alguns parâmetros de projeto de transdutores ultra-sônicos, tais como: a sua geometria, a profundidade de foco, a largura do feixe acústico, bem como os parâmetros de focalização de um array (leis de retardos e de apodização). O modelo implementado neste trabalho calcula a pressão acústica e o potencial de velocidade gerados por transdutores de geometria retangular em um conjunto de pontos do espaço. A abordagem usa o método da integral de convolução e da resposta espacial impulsiva, cuja solução computacional do problema é exata e relativamente simples, o que normalmente não ocorre com outros métodos que apresentam um alto custo computacional (tempo de processamento). A resposta em pressão do transdutor em cada ponto do espaço é obtida com o modelo implementado em Matlab e é verificada experimentalmente. São realizadas medidas experimentais do campo de pressão gerado por transdutores retangulares monoelementos na faixa de freqüências de 400 kHz a 2,2 MHz e um array na freqüência de 1 MHz, em um tanque de imersão, utilizando um hidrofone pontual e um sistema computadorizado de varredura de campo. A comparação entre os resultados simulados e experimentais mostra uma boa concordância, bem como as suas limitações. / The simulation of the acoustic field generated by a rectangular ultrasonic transducer is important because its geometry is frequently used in arrays. The knowledge of the acoustic field can optimize some design parameters of ultrasonic transducers, such as: geometry, focus depth, acoustic beam width, as well as the delay laws and the apodization of an array. Such simulation is implemented in this work, using a model that calculates the acoustic pressure in a space point. The approach uses the convolution integral and the spatial impulsive response methods. This computational solution is exact and relatively simple. That does not usually happen to other methods with a higher computational time. The acoustic field simulations obtained with the model implemented in Matlab are verified experimentally. Measurements of the pressure field generated by rectangular transducers in 400 kHz to 2.2 MHz and by an 1 MHz array were made in an immersion tank, using a punctual hidrophone and a computerized system for acoustic field measurements. The comparison between the simulated and experimental results shows good agreement.

O projeto de transdutores piezelétricos envolve modelagens matemáticas e verificações experimentais, que são necessárias para validá-los. Através das análises dos transdutores verificam-se as influências das condições de contorno experimentais e as dificuldades para modelá-las. No entanto, na literatura atual este ponto não é discutido de forma abrangente. Além disso, as propriedades elétricas, piezelétricas e mecânicas dos materiais devem ser conhecidas com precisão para que o modelo represente um transdutor físico. Estas propriedades são fornecidas pelos fabricantes em valores aproximados, porém algumas delas, como por exemplo, o amortecimento mecânico, não são fornecidas, o que dificulta a modelagem. Por estes motivos, este trabalho trata do desenvolvimento de técnicas de verificações experimentais de transdutores piezelétricos, visando esclarecer efeitos relacionados às variações nas condições de contorno devido à fixação de pequenos espelhos e a fixação do próprio transdutor num suporte, e propor formas de incorporar esses efeitos nos modelos matemáticos. Além disso, propõe-se uma metodologia para a determinação do coeficiente de amortecimento das cerâmicas piezelétricas. São apresentadas as técnicas ópticas utilizadas na medição dinâmica e estática de deslocamentos de transdutores piezelétricos, os problemas das influências mecânicas, como vibrações ambientes, nas análises ópticas e as respectivas soluções adotadas. As análises numéricas foram conduzidas com o software de elementos finitos ANSYS e os resultados comparados com as verificações experimentais. Os materiais analisados são piezocerâmicas PZT-5A, piezoatuadores flextensionais, projetados pelo método de otimização topológica e um piezoatuador bilaminar. Nos resultados apresentados são mostrados os desvios e os comentários sobre as possíveis causas. / Piezoelectric transducer design is done by using numerical method and experimental analysis, which are needed to validate it. Transducers analysis allow us to verify the influence of experimental boundary conditions and the difficulties to model them. However, in the current literature this point is not discussed in a comprehensive way. In addiction, electrical, piezoelectric and mechanical material properties must be known with accuracy, to represent a real transducer. Approximately values of these properties are provided by manufacturers, however other property values are not provided, such as for example, mechanical damping, which causes difficulties for modelling. Therefore, this work is about the development of experimental techniques to analyze piezoelectric transducers, aiming to understand the effects related to boundary conditions changes due to stick of small mirrors and the way the transducer is held, and suggest of way to incorporate these effects in mathematical model. In addiction, suggests a methodology to determine the piezoceramics damping coefficient. It is described optical techniques used for displacement measurements of piezoelectric transducer in dynamic and static operation, problems related to mechanical influences in optical analysis, such as environment vibration, and respective applied solutions. Numerical analysis are conducted by using finite element software, ANSYS, and the results are compared with experimental verification. The materials analyzed are piezoceramic PZT-5A, flextensional piezoactuators, designed by using topology optimization and a bimorph pizoactuator. In the present results is shown the deviation and comments about possible cause.

Este trabalho teve por objetivo desenvolver e caracterizar um conjunto transdutor piezelétrico de potência e pinça laparoscópica para cortes homeostáticos, o qual constitui parte fundamental do projeto do Bisturi Ultrassônico Nacional. O transdutor, do tipo Langevin, é composto por quatro cerâmicas piezelétricas que convertem energia elétrica em deslocamento mecânico. Um componente importante do transdutor é o amplificador mecânico, cuja finalidade é aumentar a amplitude do deslocamento. O transdutor e o amplificador foram desenvolvidos através de um modelo axissimétrico de elementos finitos implementado no software ANSYS e a lâmina foi desenvolvida através de um modelo tridimensional em elementos finitos. Para cada associação, entre os componentes, os resultados numéricos da resposta em frequência da impedância elétrica e do coeficiente de acoplamento eletromecânico, foram comparados com os resultados experimentais. Também foi desenvolvido um mecanismo inovador de acionamento da pinça laparoscópica. O resultado desta pesquisa proporcionou uma inovação tecnológica na área médica, contribuindo assim para o progresso tecnológico do país. / The aim of this work was to develop and characterize a high power piezoelectric transducer coupled to a laparoscopic forceps for homeostatic cuts, which is a fundamental part of the National Ultrasonic Scalpel Project. The Langevin type transducer consists of four piezoelectric ceramics that convert electrical energy into mechanical displacement. An important component of the transducer is the mechanical amplifier, which increases the amplitude of displacement. The transducer and amplifier have been developed through an axisymmetric finite element model, implemented in ANSYS, and the blade was developed using a three-dimensional finite element model. For each association between the components, the numerical results of the frequency response of the electrical impedance and electromechanical coupling coefficient were compared with the experimental results. An innovative drive mechanism was developed for the laparoscopic forceps. The result of this research provided a technological innovation in the medical field, thus contributing to the technological progress of the country.

Desde o ano 2000, o Grupo de Alta Tensão e Materiais (GATM) tem contribuído com suas pesquisas no desenvolvimento de processos para produção de novos transdutores piezoelétricos de materiais poliméricos, baseados na tecnologia dos piezoeletretos. Essa intensa investigação se justifica pelas excelentes propriedades piezoelétricas desses dispositivos, com atividade na ordem de centenas e até milhares de pC/N, ultrapassando o desempenho de algumas tradicionais cerâmicas. Destacam-se também nestes sensores, sua estrutura flexível e robusta, sua resposta na faixa de frequências ultrassônicas e seu baixo custo. Características estas que os tornam muito competitivos com os transdutores convencionais, cerâmicos e poliméricos, a exemplo do PZT e PVDF, respectivamente. Neste contexto, desenvolveu-se em 2009 no GATM um novo arranjo polimérico de múltiplos canais, em que filmes de teflon FEP foram termicamente moldados e depois expostos a um intenso campo elétrico (na ordem de kV), criando sensores com elevado coeficiente piezoelétrico. Esse novo dispositivo, batizado de Piezoeletreto de Canais Tubulares (PCT) foi construído por meio de um processo de fabricação organizado e controlado, diferentemente dos piezoeletretos vistos até então. No presente trabalho construiu-se um protótipo de hidrofone com elemento ativo dado por um filme de PCT, para aplicações de até 100 kHz e com uma eletrônica de pré-amplificação em 24 dB. O primeiro teste com o protótipo restringiu-se à obtenção da sua sensibilidade. Realizaram-se ainda testes de caracterização quanto ao padrão de diretividade e a relação sinal-ruído. A calibração foi feita em três diferentes modalidades de geração do sinal: AM, CW e Burst, todas de maneira comparativa com o auxílio de um hidrofone comercial. A sensibilidade média encontrada nas medidas foi de 0,142 mV/Pa (-196,93 dB re 1 V/&#956Pa) e, na ressonância (40 kHz) de 1,698 mV/Pa (-175,4 dB re 1 V/&#956Pa). A segunda fase de testes destinou-se a geração de imagens para diagnóstico clínico, baseada na técnica de Vibroacustografia (VA). Verificou- se a viabilidade do uso da VA com o mapeamento de dois objetos distintos, uma pequena esfera metálica de 1 mm de diâmetro e uma estrutura óssea. / Since 2000, the High-Voltage and Materials Group (GATM) has focused its research on developing new processes for manufacture piezoelectric transducers, from polymeric materials based on the piezoelectret technology. This intense research is justified by the excellent electromechanical properties of these devices, with piezoelectric coefficient in the order of hundreds up to thousands of pC/N, exceeding the performance of the most traditional ceramics. Other highlights of these sensors are the flexible and robust structure, its wide range response in ultrasonic frequencies and low cost. These characteristics make them very competitive with those conventional ceramic and polymeric transducers, such as the PZT and PVDF, respectively. In this context, in 2009 a new polymeric multiple film arrangement was laminated to create an open channel structure that after been exposed to an intense electric field (on the order of kV), produces a piezoelectric sensor with high piezoelectricity. This new device was built by an organized and controlled process, unlike the piezoelectrets seen so far. The main features inherent to tubular channels piezoelectret are the constructive uniformity, control of the resonance frequency and greater thermal stability, when compared to other piezoelectric polymers. Based on these tubular piezoelectrets, in the current study, a prototype of a 24dB preamplifier ultrasonic hydrophone was built. The first test with the prototype restricted to obtaining its sensitivity. Further tests were performed to characterize the pattern of directivity and signal-to-noise ratio. The calibration tests were conducted on three different approaches to signal generation AM, CW and Burst; all in a comparative manner with the aid of a calibration standard hydrophone. The results showed a transducer with average sensitivity of 0.142 mV/Pa (-196.93 dB re 1 V/&#956Pa), and the resonance region at 40 kHz with a sensitivity of 1,698 mV/Pa (-175.4 dB re 1 V/&#956Pa) and a unidirectional sensitive region. The feasibility of producing images by VA has been verified by mapping two distinct objects, a small metal sphere of 1 mm diameter and a bone structure.

A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) deverá estabelecer a regulamentação para distúrbios de qualidade de energia em um futuro próximo. Há ainda questões em aberto sobre os procedimentos de medição e limites máximos para os indicadores de qualidade de energia. Este trabalho aborda uma dessas questões, que é a conexão de transdutores e os impactos nos índices de qualidade de energia associados. Simulações em ATPDraw e campanhas de medição foram realizadas de modo a identificar o comportamento dos indicadores de distorção harmónica sob as duas configurações possíveis de conexão de transdutores: dois equipamentos com ligação entre fases ou três com ligação fase-neutro. Os resultados das simulações e os valores medidos mostram grandes discrepâncias entre ambas as configurações, e as diferenças tornam-se ainda mais significativas com o incremento do desequilíbrio do sistema elétrico. As causas subjacentes deste fenômeno são investigadas e discutidas / The Brazilian electricity regulatory agency (ANEEL) is expected to establish a legal framework for quality disturbances in the near future. There are still some open questions regarding metering procedures and maximum limits for Power Quality indicators. This work addresses one of such issues, namely the connection of the associated transducers and its impact on PQ indexes. Simulations in ATPDraw and on-field measurement campaigns were carried out so as to identify the behavior of harmonic distortion indicators under the two possible transducer configurations: two phase-to-phase or three phase-to-neutral transducers. Simulation results and measured values show large discrepancies between both configurations, and the differences become more significant as the electrical systems unbalance increases. The underlying causes of this phenomenon are investigated and discussed.

Este trabalho apresenta um estudo do processo de corte de pequenas placas de piezocerâmicas usadas na fabricação de materiais piezocompósitos pelo processo de corte e preenchimento. Foi feito o projeto de uma máquina de corte com disco adiamantado de acordo com as necessidades do processo de corte e preenchimento para produzir piezocompósitos que requerem cortes tão finos quanto 30µm. A máquina utiliza um \"spindle\" com mancais aerostáticos com rotação de até 60.000 rpm para cortes com lâminas de 2 polegadas de diâmetro. Os piezocompósitos são os elementos principais na fabricação de transdutores de ultra-som, com freqüências até 10 MHz, para aplicações médicas e industriais. O estudo do corte com discos adiamantados com pequenas espessuras é baseado no modelo cinemático usado para modelar o processo de retífica por abrasão e em verificações experimentais de corte de pequenas placas de piezocerâmicas. Os resultados experimentais do corte de piezocerâmica tipo PZT com disco adiamantado são analisados com o auxílio de um microscópio óptico. São medidas as imperfeições superficiais dos cortes. / This work presents a study of the diamond blade dicing of piezoceramic slabs to fabricate piezocomposites by dicing and fill process. A diamond blade dicing machine is designed according the needs of the dicing and fill process to produce piezocomposites which requires dicing with diamond blades as thin as 30µm. The dicing machine has a high speed (up to 60.000 rpm) spindle with aerostatic bearings for 2 inches diameter dicing blades. The piezocomposites with frequency up to 10 MHz are the main part of ultrasonic transducers for medical and industrial applications. The study of thin diamond blade dicing is based in the kinematic model for grinding and experimental work. The results of diamond blade dicing of PZT piezoceramic slabs are analysed with an optical microscope and the measurements of superficial cracks are presented.

Este trabalho apresenta a modelagem da parte dinâmica de dois transdutores de pressão tipo piezorresistivo. Geralmente processos de calibração dinâmica usam bancadas sofisticadas, mas neste trabalho procurou-se um processo simples e de baixo custo. A metodologia baseou-se em aumentar lentamente a pressão, fornecida por um sistema hidráulico básico, até que ocorresse a explosão de um diafragma e, com isso, obteve-se um degrau de pressão, supostamente ideal. Considerado como sistemas lineares, com a resposta obtida verificou-se qual a ordem e o tipo de sistema correspondente à resposta do transdutor. Através dos dados experimentais determinou-se os parâmetros dinâmicos do modelo matemático. Foram obtidos modelos matemáticos lineares de segunda ordem de cada transdutor. As respostas dos modelos mostram ter uma concordância satisfatória quando comparadas aos dados experimentais. / This work presents a dynamic modeling method for two hydraulic piezoresistive pressure transducers. Usually the dynamic calibration processes apply sophisticated devices, but in this work a simple and low cost process was searched. The methodology was based on increasing the pressure slowly, supplied by a basic hydraulic system, up to a diaphragm explosion, assumed as an ideal step pressure variation. Considered as linear systems, the responses obtained were verified and compared with a second order linear system. Using the experimental data, the dynamic parameters of the mathematical model were determined for each of the two transducers. The theoretical responses of the models showed to have a satisfactory agreement when compared with the experimental data.

O projeto de transdutores piezelétricos envolve modelagens matemáticas e verificações experimentais, que são necessárias para validá-los. Através das análises dos transdutores verificam-se as influências das condições de contorno experimentais e as dificuldades para modelá-las. No entanto, na literatura atual este ponto não é discutido de forma abrangente. Além disso, as propriedades elétricas, piezelétricas e mecânicas dos materiais devem ser conhecidas com precisão para que o modelo represente um transdutor físico. Estas propriedades são fornecidas pelos fabricantes em valores aproximados, porém algumas delas, como por exemplo, o amortecimento mecânico, não são fornecidas, o que dificulta a modelagem. Por estes motivos, este trabalho trata do desenvolvimento de técnicas de verificações experimentais de transdutores piezelétricos, visando esclarecer efeitos relacionados às variações nas condições de contorno devido à fixação de pequenos espelhos e a fixação do próprio transdutor num suporte, e propor formas de incorporar esses efeitos nos modelos matemáticos. Além disso, propõe-se uma metodologia para a determinação do coeficiente de amortecimento das cerâmicas piezelétricas. São apresentadas as técnicas ópticas utilizadas na medição dinâmica e estática de deslocamentos de transdutores piezelétricos, os problemas das influências mecânicas, como vibrações ambientes, nas análises ópticas e as respectivas soluções adotadas. As análises numéricas foram conduzidas com o software de elementos finitos ANSYS e os resultados comparados com as verificações experimentais. Os materiais analisados são piezocerâmicas PZT-5A, piezoatuadores flextensionais, projetados pelo método de otimização topológica e um piezoatuador bilaminar. Nos resultados apresentados são mostrados os desvios e os comentários sobre as possíveis causas. / Piezoelectric transducer design is done by using numerical method and experimental analysis, which are needed to validate it. Transducers analysis allow us to verify the influence of experimental boundary conditions and the difficulties to model them. However, in the current literature this point is not discussed in a comprehensive way. In addiction, electrical, piezoelectric and mechanical material properties must be known with accuracy, to represent a real transducer. Approximately values of these properties are provided by manufacturers, however other property values are not provided, such as for example, mechanical damping, which causes difficulties for modelling. Therefore, this work is about the development of experimental techniques to analyze piezoelectric transducers, aiming to understand the effects related to boundary conditions changes due to stick of small mirrors and the way the transducer is held, and suggest of way to incorporate these effects in mathematical model. In addiction, suggests a methodology to determine the piezoceramics damping coefficient. It is described optical techniques used for displacement measurements of piezoelectric transducer in dynamic and static operation, problems related to mechanical influences in optical analysis, such as environment vibration, and respective applied solutions. Numerical analysis are conducted by using finite element software, ANSYS, and the results are compared with experimental verification. The materials analyzed are piezoceramic PZT-5A, flextensional piezoactuators, designed by using topology optimization and a bimorph pizoactuator. In the present results is shown the deviation and comments about possible cause.