Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseABAR.pdf: 4875221 bytes, checksum: a49cbab70eac041e5e297ea7d21bf2e2 (MD5) Previous issue date: 2006-08-18 / The importance of ultrasound limited-diffraction Bessel beams in medical images, tissue characterization, and estimation of Doppler speed (blood flow) as well as in many other areas of Physics has increased in the two last decades. In this work an alternative solution to produce a transducer of limiteddiffraction was implemented, with the polarization following the geometry of the Bessel's function. These transducers (also called Bessel Transducers) have been constructed using a ferroelectric ceramic PZT doped with Niobium, by means of a simple technique of polarization. The electrodes in the faces of ceramics were made with a silver painting in form of three concentric rings. Through experimental simulations and measurements, the vibration's modes as well as the acoustic field of radiation has been characterized. For the simulation, the method of finite elements was applied. For these transducers it was verified a decoupling between the modes of radial and thickness vibration. The fields radiated have shown that there are less effects of diffraction on Bessel transducers than on the conventional transducers. With this new implemented technology, not reported before in the literature, the limited-diffraction transducer does not require a sophisticated electronic set up to excite acoustic waves in the transducer, allowing to get a collimated radiation field desirable for medical applications with optimized lateral resolution. / Nas duas últimas décadas tem aumentado a importância do estudo de feixes de ultra-som de difração limitada em imagens médicas, caracterização de tecidos, estimação de velocidade Doppler (fluxo sanguíneo) e em outras áreas da Física. No trabalho realizado se implementou uma solução alternativa para produzir um transdutor de difração limitada, com uma polarização macroscópica do tipo função de Bessel. Estes transdutores (chamados também de Transdutores Bessel) foram construídos usando um disco cerâmico ferroelétrico de PZT dopado com Nióbio (Nb) utilizando uma técnica simples de polarização direta. Os eletrodos nas faces da cerâmica foram conformados colocando pintura de prata em forma de três anéis concêntricos. Através de simulações e medidas experimentais, foram caracterizados os seus modos de vibração assim como o campo acústico de radiação. Para as simulações, aplicou-se o método de elementos finitos. Para estes transdutores foi verificado um maior desacoplamento entre os modos de vibração radial e espessura. Os campos irradiados mostraram menores efeitos de difração comparados com os transdutores convencionais. O transdutor de difração limitada, construído com a tecnologia implementada neste trabalho, não reportada antes na literatura, não requer uma eletrônica de excitação complicada (como em alguns casos reportados na literatura) para gerar ondas acústicas no transdutor e obter um feixe acústico desejado para aplicações médicas: aquele que atinge maior profundidade de campo sem sofrer quase efeitos de difração e apresenta ótima resolução lateral.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Will Ribamar Mendes Almeida.pdf: 650603 bytes, checksum: 3c389113f5c609a86b502fc0489341f4 (MD5) Previous issue date: 2004-09-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Anemometers are instruments, simply, for measuring the velocity of fluids and, in some cases, its direction. Particularly, the measurement of the air velocity extends to applications like: windmills, wind tunnels, electricity generation from Aeolian energy and meteorology. Among the most used methods for the wind velocity determination, the method based on the transit time of ultrasonic waves is stressed for being more suitable to the measurement of the velocity of gases, and which is based on the time required for an ultrasonic wave emitted from a transmitter to reach a receptor. Among the techniques for implementing the transit time the Difference of Time (DT) and Difference of Phase (DP) are emphasized, and both are addressed ins this work. A comparative study, with experimental verification, between the two techniques (DT and DP) is presented in this work, using techniques for compensating the effects of temperature variation on the sound velocity. It was taken into consideration the implementation of the measurement circuits and the propagation of uncertainties with respect to the variables that interfere in the measurement process. From the analyses carried out, the most suitable method for measuring the wind velocity was chosen, and a prototype was developed based on this method. The most suitable method is the Difference of Phase, because the observed uncertainty, in both simulations and experiments, was much smaller than for the DT method. / Anemômetros são instrumentos que, de maneira simplificada, têm a finalidade de medir velocidade de fluidos e, em alguns casos, a sua direção. Em particular a medição da velocidade do ar estende-se a aplicações como: moinhos de vento, túneis de vento, geração de energia elétrica a partir da energia eólica e meteorologia. Dentre os métodos mais comuns de determinação da velocidade de vento destacam-se os que se baseiam no Tempo de Trânsito de ondas ultra-sônicas, por serem mais adequadas para medição de velocidade de gases, e que se baseiam no tempo levado para uma onda ultra-sônica emitida por um transmissor atingir um receptor. Dentre as técnicas usadas para implementar o método do Tempo de Trânsito destacamse a Diferença de Tempo (DT) e a Diferença de Fase (DF), ambas abordadas neste trabalho.. Um estudo comparativo, com verificação experimental, entre as duas técnicas (DT e DF) é apresentado neste trabalho, usando técnicas para compensar os efeitos da variação da temperatura na velocidade do som. Foi levado em consideração na comparação à implementação dos circuitos de medição e a propagação de incertezas com relação as variáveis que interferem no processo de medição. A partir das análises realizadas escolheu-se o método mais apropriado para estimação da velocidade do vento, tendo sido desenvolvido um protótipo baseado nesse método. O método mais apropriado foi o da diferença de fase, pois foi observado, tanto por simulação quanto por experimentação, que a incerteza na estimação da velocidade do vento foi bem maior para o método DT.