O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.

AN ABSTRACT OF THE THESIS OF Olanrewaju Ari Adeniyi for the Master of Science degree in Mechanical Engineering and Energy Processes presented June 2012, at Southern Illinois University Carbondale Title: FUSION OF ULTRASONIC C-SCAN DATA WITH FINITE ELEMENT ANALYSIS Major Professor: Dr. Tsuchin Philip Chu Ultrasonic testing is a highly valued method in the field of Non-destructive testing (NDT). It is an engineering tool that allows for non-invasive testing and evaluation. It is used widely in the aerospace industry to determine the integrity of complex materials without the use of destructive measures. This method of testing can be utilized to provide multitude of parameters such as material properties and thicknesses. It can also be used to test for discrepancies in test specimen such as voids, impurities, delamination and other defects that could degrade the integrity of a structure. The problem is that this method is limited in the area of evaluation of end results. Results are generated in the form of data images and are evaluated for quality or quantitative image assessment. Simulation models are created from an image, which causes low accuracy of analysis. The integration of Ultrasonic C-scan data with Finite Element Analysis (FEA) addresses these issues. It allows for models to be generated from Ultrasonic C-scan data, which provides the means to conduct accurate FEA simulations. The fusion of Ultrasonic C-scan data with computational methods, such as FEA, allows tested materials to be subjected to loading conditions that may be experienced in actual use. The results from FEA analysis can provide localized stress and strain fields generated from the loading conditions. The success of this analysis relies on the ability to generate high quality C-scan data to create accurate CAD data models. The generation of high quality scans will produce vital analysis information such as material properties, thickness, voids, surface inclusions and other critical deformities, all which will be used to generate a CAD analysis. With the ultrasonic data generated, finite element analysis can be utilized to further evaluate tested specimen. This technique has been applied to an isotropic aluminum block standard and an anisotropic Carbon Fiber Reinforced Polymer sample, both with known defects.

O presente trabalho de tese desenvolveu uma metodologia analítica na obtenção e na produção de uma solução de amilopectina extraída da solubilização do Amidex 40003, amido geneticamente modificado contendo majoritariamente amilopectina, dissolvido na mistura dimetilsulfóxido (DMSO)/H2O (90/10% v/v), respectivamente. O objetivo foi produzir e caracterizar nanocomplexos de amilopectina com íons metálicos Cr3+, Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+ e Pb2+ nas formas de sais de acetato, cloreto e nitrato, assim como, compreender as propriedades inorgânicas e físico-químicas (relação estrutura/propriedades) dos complexos formados, para futuras aplicações cosméticas. Foi realizado o monitoramento das características moleculares da solução de amilopectina durante a sua preparação sob ultrassom, em diferentes tempos e amplitudes, bem como em alguns complexos, através das técnicas de espectroscópia de espalhamento de luz (LS), viscosimetria, dentre outras. A redução da massa molecular da solução polimérica através do uso do ultrassom demonstrou que a metodologia desenvolvida é adequada para a redução e controle de tamanho da cadeia polimérica. O planejamento fatorial completo 23 foi realizado para a otimização das reações de complexação mostrando que o tempo de reação e a concentração são variáveis significativas. Além disso, as análises de pH, condutividade, infravermelho (FTIR), UV-Visível (UV-Vis), termogravimetria (TGA) e espalhamento de luz estático e dinâmico foram utilizados na confirmação dos complexos formados, bem como um estudo nas mudanças conformacionais ocorridas após a complexação com a solução de amilopectina. Os complexos com íons Cr3+ e Fe3+ possuem um rendimento reacional maior, comparado com os demais metais. O estudo reológico demonstrou a redução na viscosidade quando introduzidos os sais metálicos, devido ao empacotamento das cadeias poliméricas. Sendo que os sais de NO3- possuem uma estabilidade maior. O valor da viscosidade intrínseca encontrada foi de 1257 mL.g-1 para a solução de amilopectina e a concentração crítica (c*) da solução foi igual a 0,795 mg.mL-1. Foi verificado que o pH para as reações de complexação próximo de 5 é ideal para uma maior média de complexação. Em pH acima de 8, diminui o poder complexante do metal na solução. O uso da ferramenta estatística de separação por similaridade, i-PCA, proporcionou uma melhor compreensão do conjunto de dados, extraídos do FTIR. Através do estudo da relação estrutura-propriedades dos complexos metálicos com a amilopectina tratada em solução conclui-se que o polímero em solução encontra-se como uma esfera não homogênea e enovelada, sendo que após a complexação com íons metálicos a macromolécula modifica sua conformação em solução. Para todos os complexos formados ficou evidenciado um aumento do Rh, com exceção dos sais de Cr3+. Os resultados obtidos pelo gráfico de Berry mostram-se mais apropriado, pois a amilopectina possui elevadas ramificações, cujo as cadeias exteriores são cadeias flexíveis e não rígidas, o que facilita a complexação com os sais metálicos. Com o monitoramento, através da técnica do Espalhamento de luz estático de multiplas amostras (SMSLS) é evidenciado o aumento da massa molecular ao adicionar o sal. A nanopartícula de amilopectina desenvolvida é altamente estável e compatível com bases cosméticas. Estudos posteriores serão realizados para a aplicabilidade cosmetologia, como hidrogéis e emulsões oleosas. / The present work work developed an analytical method to obtain and produce a solution of extracted solubilization of amylopectin Amidex 40003, genetically modified starch containing mostly amylopectin dissolved in DMSO/H2O mixture (90/10 v / v%), respectively. The objective was to produce and characterize amylopectin nanocomplexes with Cr3 +, Fe3 +, Cu2 +, Ni2 +, Co2 + and Pb2 + metal ions in the form of acetate, chloride and nitrate salts, as well as understanding the properties of inorganic and physical-chemical properties (the structure / properties) of complexes formed for future cosmetic applications. The monitoring of molecular characteristics of amylopectin solution was conducted during its preparation under ultrasound at different times and amplitudes, as well as in some complexes, using such as light scattering spectroscopy (LS), viscosimetry, techniques. The reduction of the molecular weight of the polymer solution using ultrasound demonstrated that this methodology is suitable for the reduction and control of the size of the polymer chain. The 23 full factorial design was performed to optimize the complexation reactions showing that the reaction time and concentration are significant variables. In addition, pH, conductivity, infrared (FTIR) spectroscopy, UV-Visible (UV-Vis), thermogravimetry (TGA) and static and dynamic light scattering (techniques) were used for the confirmation of complexes formed, and a study in conformational changes occurred after complexation with the solution of amylopectin. Complexes with Cr3+ and Fe3+ have a higher reaction yield compared to the other metals. The rheological study demonstrated a reduction in viscosity when introducing metal salts due to the packing of polymer chains. Since NO3- salts have greater stability, the value of the intrinsic viscosity was found to be 1257 mL.g-1 solution to amylopectin and the critical concentration (c *) of the solution was equal to 0.795 mg.mL-1. It was found that the pH for complexation reactions around 5 is ideal for a higher average complexation. At pH above 8 decreases the complexing power of the metal in solution. The use of statistical tools separation similarity, i-PCA provided a better understanding of the data set extracted from FTIR. Through the study of the structure-properties of metal complexes in solution treated amylopectin concluded that the polymer is in solution as a sphere inhomogeneous and coiled, and after complexation with metal ions, the macromolecule alters its conformation in solution. For all complexes there was an evident increase of Rh, with the exception of Cr3 + salts. The results shown in the Berry plot were most suitable due to the high amylopectin branches whose outer chains are flexible and not rigid, which facilitates the complexation with metal salts. Using the technique of static light scattering of multiple samples (SMSLS) an increased molecular mass by adding salt is evident. The amylopectin nanoparticle developed is highly stable and compatible with cosmetic bases. Further studies will be performed to the applicability in cosmetology, such as hydrogels and oil emulsions.

Orientador: Vânia Maria de Vasconcelos Machado / Resumo: Há poucos estudos disponíveis sobre a aplicação da ultrassonografia para o diagnóstico de tireopatias em equinos e, até onde sabemos, nenhuma pesquisa foi descrita utilizando a ressonância magnética (RM) para o estudo da glândula tireoide em cavalos. Foi observado em alguns relatos de casos que o lobo tireoidiano hígido serviu de base para a avaliação do lobo contralateral alterado. Entretanto, não existem estudos mostrando a relação entre o lobo tireoidiano esquerdo e direito através de técnicas imaginológicas em equinos. A análise de reprodutibilidade pode ser usada para estimar a variação biológica e metodológica para aprovar o processo de validação dos dados. Inicialmente, este estudo objetivou determinar a confiabilidade das medidas tireoidianas, a partir da comparação entre os lobos tireoidianos esquerdo e direito; bem como avaliar os contornos, formatos, ecotextura e ecogenicidade dos lobos tireoidianos através da ultrassonografia em modo B; quali-quantitativamente caracterizar a vascularização da glândula tireoide equina através da ferramenta Doppler. For fim, este trabalho objetivou, a partir da RM, selecionar as melhores sequências de imagens através da avaliação dos contornos, intensidade e homogeneidade do sinal da glândula tireoide hígida; determinar a confiabilidade das medidas tireoidianas, através da comparação entre os lobos tireoidianos esquerdo e direito; bem como avaliar os contornos, formatos de seus lobos e, por fim, descrever as principais estruturas an... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: There are few studies available on the application of ultrasonography for the diagnosis of equine thyropaties and, to the best of our knowledge, no studies have been reported demonstrating the use of magnetic resonance imaging (MRI) in thyroid evaluation in horses. It was observed in some case reports that the healthy thyroid lobe served as model for the evaluation of the altered contralateral lobe. However, there are no studies showing a positive relation between the left and right lobes by using ultrasonography and MRI in horses. Reproducibility analysis can be used to estimate the biological and methodological variation to approve the data validation process. Initially this study aimed at determining reliably of the thyroid measurements from the comparison between the left and right thyroid lobes, as well as assessing the contour, format, echotexture and echogenicity of the thyroid lobes by mode-B ultrasonography. Additionally, the equine thyroid gland vascularization was quali-quantitatively characterized the by Doppler tool. Finally, through the MRI, this study aimed to select the best imaging sequences by the evaluation the contours, intensity and homogeneity of signal of the normal thyroid; to determinate reliably their measurements from the comparison between the left and right thyroid lobes, as well as assessing the format thyroid lobes and to describe the main anatomical structures of the neck ventroproximal portion. The sample size initially was determined by the a... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-12-13Bitstream added on 2014-06-13T19:05:28Z : No. of bitstreams: 1 feliciano_mar_dr_jabo.pdf: 588038 bytes, checksum: b4357e11c94b278296c8f391eae72fc5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a sensibilidade do exame ultrassonográfico convencional e modo Doppler no diagnóstico dos tumores mamários em cadelas, correlacionando esses achados com o diagnóstico histopatológico e imunoistoquímico. Estudou-se 60 tumores mamários de cadelas, divididos em dois grupos experimentais (1-benigno; 2-maligno). Pela ultrassonografia convencional, verificou-se ecogenicidade, regularidade e presença de outros achados (pontos ecogênicos, áreas císticas e sombreamento acústico). Pelo modo Doppler verificou-se vascularização, velocidades máxima e mínima, índice de resistência vascular (IR) e pulsatividade (PI). Após mastectomia, realizou-se diagnóstico histológico e imunoistoquímica, para o fator de crescimento endotelial vascular (VEGF). Diagnosticou-se 24 tumores benignos e 36 malignos. A ultrassonografia convencional não apresentou correlação entre regularidade, ecogenicidade e achados ultrassonográficos, com os grupos experimentais (p>0,05). Ao modo Doppler em cores não houve significância entre presença de vascularização e sua característica entre grupos (p>0,05). Ao modo Doppler Power as médias diferiram para velocidade máxima 28,71cm/s em tumores malignos e 19,91cm/s em benigno (p=0,0117). Para velocidade mínima, IR e PI não houve diferença (p>0,05). Para VEGF, encontrou-se média de 2,22 para grupo 2 e 1,66 para grupo 1, com significância estatística (p=0,0315). Houve correlação positiva entre VEGF, presença de vascularização e velocidade máxima (p=0,0469). Conclui-se que o modo Doppler auxilia no diagnóstico de tumor mamário em cadelas de acordo com a malignidade / The aim of this study was to evaluate the sensitivity of conventional and Doppler ultrasound for the diagnosis of mammary tumors in bitches and correlate the findings with histopathological and immunohistochemical diagnoses. Sixty mammary tumors were evaluated in bitches, which were divided into two experimental groups (1-benign; 2-malignant). The ultrasound evaluation allowed assessment of echogenicity, surface regularity and presence of other findings. Doppler evaluation allowed assessment of vascularization, maximum and minimum values of resistive index (RI) and pulsatility index (PI). After mastectomy, histological diagnosis and immunohistochemistry for evaluation of vascular endothelial growth factor were performed. Twenty-four benign and 36 malignant tumors were diagnosed. No correlations regarding surface regularity, echogenicity and ultrasound findings were found between the experimental groups by conventional ultrasound examination (p>0.05). Likewise, no significant correlation was found between presence of vascularization and its characteristics between groups using color-flow Doppler ultrasound (p>0.05). Power Doppler ultrasound yielded average maximum velocities of 28.71cm/s for malignant tumors and 19.91cm/s for benign tumors, which were significantly different (p=0.0117). No significant differences were found for minimum velocity, RI and PI (p>0.05). When analyzing vascular endothelial growth factor (VEGF), an average of 2.22 was found for group 2 and 1.66 for group 1; this difference was statistically significant (p=0.0315). Positive correlation was found between presence of VEGF, presence of vascularization and maximum velocity (p=0.0469). Therefore, Doppler evaluation can be used to assist in diagnosis malignancy of mammary tumors in bitches

Proposição: avaliar radiograficamente e histologicamente o comportamento do incisivo inferior de rato frente à realização de uma solução de continuidade em sua porção radicular mediana quanto ao comportamento do tecido pulpar e dos enxertos ósseos alógenos congelados à -80°C e a evolução do seu processo eruptivo dentário em alvéolos quando expostos aos efeitos da ação do ultra-som. Metodologia: estudo experimental in vivo, amostragem randomizada, com um grupo teste e outro controle. Constou de 29 ratos, da espécie Rattus novergicus albinus, linhagem Wistar, machos, divididos em quatro grupos, correspondendo aos tempos de sete, 14, 21 e 45 dias. Em cada grupo, cinco animais foram teste e dois animais foram controle. Em cada animal foi removido, cirurgicamente, o segmento medial do incisivo inferior direito. Entretanto, nos animais do grupo experimental foram realizados enxertos de osso alógeno congelado a -80°C, nos 2,0mm distais do total da cavidade alveolar cirurgicamente obtida com ultra-som.Resultados: aos sete dias observou-se estrutura tecidual desorganizada e ricamente vascularizada em ambos os grupos avaliados e início da integração do enxerto ósseo no grupo teste. Aos 14 dias seguem as mesmas observações descritas aos sete dias com progressão da incorporação do enxerto ósseo. Aos 21 dias, observa-se intensa neoformação óssea, ricamente vascularizada em ambos grupos. Aos 45 dias, existe também uma intensa neoformação óssea alveolar, fechando o alvéolo e a completa integração dos enxertos ósseos. Em todos os grupos observou-se que houve mínimo crescimento do segmento dentário proximal e que o mesmo manteve sua vitalidade pulpar. Conclusão: Após a realização deste estudo foi possível concluir que: o tecido pulpar, contido no segmento proximal manteve sua vitalidade, reagindo na forma de reparação dentinária compatível com o dente humano; o enxerto ósseo alógeno congelado evolui favoravelmente no processo de incorporação a partir de um leito receptor criado no alvéolo dentário e que o incisivo inferior do rato, submetido à odontossecção com ultra-som não seguiu com o processo de crescimento e erupção em seu segmento proximal, podendo estar relacionado com o reparo do alvéolo devido à intensa neoformação óssea, provavelmente por efeito do ultra-som. / Proposition: This study aimed to evaluate, both radiographically and histologically, the behaviour of a rat’s inferior incisive concerning the realization of a continuous solution in its medial radicular portion, regarding the behaviour of the pulpal tissue and allogeneic freezing bone grafts, at –80° C, as well as the evolution in its dental eruptive process in alveoli exposed to ultrasound effects. Methodology: An in vivo experimental study, using randomized samples, including a study group and a control group. Twenty-nine Wistar strain male rats, Rattus novergicus albinus species, divided into 4 groups, corresponding to 7, 14, 21, and 45 days. From each group, five animals were considered as the test group, and two of them as the control group. Each animal had the medial segment of the right inferior incisive surgically removed. However, the animals from the test group underwent allogeneic freezing bone grafts, at –80° C, in a range of 2.0 mm distal of the total alveolar cavity, surgically performed by ultrasound. Results: In seven days a disorganized and well-vascularized tissue structure in both assessment groups as well as the beginning of the integration of the bone graft in the experimental group could be observed. In 14 days similar observations to day 7 and progression in the incorporation of the bone graft were found. In 21 days intense, well-vascularized, bone neoformation was observed in both groups. In 45 days an intense neoformation of the alveolar bone could also be observed, with the closure of the alveolus, and the complete integration of the bone grafts. All groups had a minimum growth of the dental proximal segment, which maintained its pulpal vitality. Conclusion: The study concluded that the pulpal tissue contained in the proximal segment maintained its vitality, providing a reaction compatible with human tooth regarding dental repairing. The allogeneic freezing bone graft evolved favorably in the incorporation process from a receiver layer created inside the dental alveolus. It was also concluded the rat’s inferior incisive which underwent ultrasonic dental cutting did not follow the growth and eruption process in its proximal segment, what might be related to the alveolus repair due to intense bone neoformation, probably caused by the ultrasound effect.

O principal objetivo desse trabalho foi desenvolver um procedimento de medição para a espessura da camada de óxidos do interior de tubos de caldeiras aquatubulares utilizando o ensaio de ultrassom. A fim de confirmar os resultados das medições por ultrassom foram também feitas medições dessas camadas por metalografia e, com base nos seus valores, foram calculadas as temperaturas médias de operação dos tubos e comparadas com a temperatura de projeto prevista. A medição da espessura dessa camada de óxidos faz parte de uma técnica para buscar informações das condições operacionais do tubo, uma vez que existe uma relação matemática entre a espessura dessa camada, o tempo e a temperatura de operação do tubo. Esse trabalho teve uma grande ligação com a prática, pois foi desenvolvido para ser aplicado como uma técnica para auxiliar na avaliação das causas de ruptura dos tubos do superaquecedor de uma caldeira em operação. Os estudos descritos nesse trabalho, feitos com amostras retiradas de uma caldeira e com base em informações de tempo de operação fornecidos pela empresa proprietária da caldeira, permitiram confirmar que é possível medir camadas de magnetita a partir de valores entre 0,10 e 0,15mm (100 e 150µm) por ultrassom, no entanto para as condições práticas de campo é mais seguro considerar o valor limite mínimo de 0,20mm (200µm). Foi constatado também que a medição de espessura da camada de óxido em um lote de tubos por meio do ensaio de ultrassom necessita ser confirmada em ao menos uma amostra de tubo por meio do exame metalográfico. Isso se deve ao fato que o exame metalográfico confirma ou refuta os resultados do ultrassom e permite obter várias informações adicionais importantes sobre o tipo de camada e microestrutura do material. / The main aim of this work was to develop a thickness measurement procedure for the internal oxide layer thickness of aquatubular boilers tubes by means of ultrasound test. To confirm the measurement results by ultra-sound were also made layer measurements by means of metallography and, based on these values, the medium operation temperatures were calculated and compared with the temperatures of the project. The measurement of the oxide layer is part of a technique to obtain information about the operational conditions of the tube, because there is a mathematical relationship between the thickness of the layer, the time and the temperature of tube operation. This work was performed on samples extracted from an industrial boiler and could be used as a tool to aid in the analysis of superheater tubes that fail in service. The operational time data of the boiler was obtained from the industry and confirmed that it is possible to measure oxide layers from values between 0,10mm and 0,15mm (100µm and 150µm) by means of ultrasound testing, but for the practical field conditions it is more secure to consider the minimum limit value 0,20mm (200µm). It was also verified that the oxide layer thickness measurement of a lot of tubes by means of ultra-sound need to be confirmed in at least one tube sample by means of metallographic exam. This is due the fact that metallographic exam confirms or refutes the ultrasound test results and permits several additional important information about the layer type and material microstructure.

Ce travail a pour objectif la détermination des propriétés fonctionnelles des matériaux piézoélectriques : les coefficients de couplage, les constantes élastiques, piézoélectriques et diélectriques, de même que les pertes électriques et mécaniques. De nos jours, les techniques conventionnelles d’identification de ces paramètres utilisent plusieurs échantillons. Dernièrement le laboratoire a développé (Delaunay et al.) une méthode ultrasonore de caractérisation de matériaux piézoélectriques permettant de déterminer ces propriétés à partir d’un seul échantillon. Cette méthode, basée sur la spectroscopie de résonance ultrasonore, examine les modes de vibrations d’un cube piézoélectrique et extrait des résonances mécaniques mesurées par interférométrie Laser les propriétés électromécaniques de l’échantillon. Dans ce travail, cette méthode a été modifiée afin d’obtenir les propriétés électromécaniques des matériaux à partir d’une seule mesure d’impédance électrique. Dans un premier temps, le problème direct est résolu ; les fréquences propres et les modes propres d’un cube sont modélisés par une méthode variationnelle ; les champs de déplacement et l’admittance électrique sont calculés en fonction de la fréquence. La géométrie étant fixée, forme cubique, l’admittance dépend seulement des propriétés du matériau et des conditions de métallisation de l’échantillon. La méthode est validée à travers la caractérisation d’un cube de PMN-34,5PT dont les propriétés sont connues. Les mesures électriques de l’impédance de l’élément sont comparées au spectre d’admittance prédit par la théorie. Les vitesses de vibration du matériau sont également mesurées et comparées aux résultats donnés par les modèles existants. La résolution du problème inverse, permet de déterminer les propriétés d’un matériau inconnu, à travers la convergence de courbe d’admittance théorique vers celle expérimentale. Les propriétés du PZ-21 sont extraites grâce à cette procédure. Une discussion sur ces valeurs et une comparaison avec celles de la littérature permet de valider les résultats obtenus. / This work deals with the determination of electromechanical properties of piezoelectric materials: coupling coefficients, elastic, dielectric and piezoelectric constants, electrical and mechanical losses. Until now, several samples are needed in conventional techniques to perform the complete identification of the material properties. Recently, Delaunay et al. proposed an ultrasonic protocol allowing the determination of these characteristics from only one sample. This method, referred to as Resonant Ultrasound Spectroscopy, is based on the comparison of the mode shapes and frequencies of modeled vibration modes of piezoelectric parallelepipeds with experimental data measured by Laser interferometry. It is here modified to obtain the electromechanical properties from electrical impedance measurements only. The direct problem is first solved: the resonance modes of a two face metalized piezoelectric cube are modeled and both mechanical displacements and electrical impedance are calculated as functions of the frequency. The method is first applied for validation on a PMN-34.5PT material with known properties. Electrical impedance and mechanical velocity measurements are performed and their agreement to the theoretical predictions is discussed. In order to determine the properties of unknown materials, the inverse problem is solved by fitting the theoretical impedance curves to experimental ones. This procedure is then applied to the identification of the properties of PZ-21. The results are discussed and compared to data from the literature.

La conception des sondes ultrasonores pour l’imagerie médicale est traditionnellement basée sur l’utilisation de matériaux piézoélectriques. Depuis quelques années, est apparue la technologie des CMUTs, (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers). Ces microsystèmes électromécaniques se présentent comme une alternative attractive à la piézoélectricité, offrant la possibilité d’explorer de nouveaux designs de sonde, et d’expérimenter de nouveaux modes d’imagerie. Ce travail s’inscrit dans une dynamique de développement et d’évaluation des sondes CMUTs, de la modélisation à la démonstration par l’image. Des transducteurs multi-éléments CMUTs ont ainsi été conçus, et des prototypes de sondes d’échographie finalisés ont pu être réalisés, ce en adaptant les développements à la transduction capacitive et aux systèmes d’imagerie conventionnels. Leurs comportements électroacoustiques et acoustiques ont été étudiés et comparés à des sondes standards. Finalement, des démonstrations par l’image ont été apportées, et les points forts de cette technologie pour l’imagerie médicale ont pu être établis. / Fabrication of ultrasound probes for medical imaging conventionally exploits piezoelectric based materials. CMUTs technology (Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducers) has emerged about a decade ago. These electromechanical micro-systems are presented as an alternative transduction mode, and gives new opportunities for probe design and novel imaging techniques. This dissertation aims to develop and review CMUTs probes for ultrasound imaging, from modeling to imaging demonstration. Multi-elements transducers with CMUT technology have been thus developed, and ultrasound probes were successfully achieved. Developments have been carried out, taking care of both capacitive transduction and standard ultrasound systems. Electro-acoustic and acoustic behavior were evaluated and compared to the state of the art piezoelectric probes. Finally, quantitative imaging assessments have been performed and have pointed out the strengths of CMUT technology for ultrasound imaging

abstract: Bioimpedance measurements have been long used for monitoring tissue ischemia and blood flow. This research employs implantable microelectronic devices to measure impedance chronically as a potential way to monitor the progress of peripheral vascular disease (PVD). Ultrasonically powered implantable microdevices previously developed for the purposes of neuroelectric vasodilation for therapeutic treatment of PVD were found to also allow a secondary function of tissue bioimpedance monitoring. Having no structural differences between devices used for neurostimulation and impedance measurements, there is a potential for double functionality and closed loop control of the neurostimulation performed by these types of microimplants. The proposed technique involves actuation of the implantable microdevices using a frequency-swept amplitude modulated continuous waveform ultrasound and remote monitoring of induced tissue current. The design has been investigated using simulations, ex vivo testing, and preliminary animal experiments. Obtained results have demonstrated the ability of ultrasonically powered neurostimulators to be sensitive to the impedance changes of tissue surrounding the device and wirelessly report impedance spectra. Present work suggests the potential feasibility of wireless tissue impedance measurements for PVD applications as a complement to neurostimulation. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Bioengineering 2015