Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, desenvolveu-se um sistema de detecção fotoacústico para medidas simultâneas e independentes dos sinais fotoacústicos dianteiro e traseiro, utilizando dois microfones e um único feixe de excitação. Utiliza-se a diferença de fase entre estes sinais para a determinação da difusividade térmica de materiais, com base na abordagem teórica da técnica da Diferença de Fase dos Dois Feixes (T2F). Na metodologia apresentada não há a necessidade de se alternar o feixe de excitação entre as faces da amostra. Esta característica torna mais rápido o procedimento de medida e simplifica o monitoramento automatizado de processos dinâmicos que afetam a difusividade térmica do material, como a cura de resinas poliméricas. É apresentado o procedimento utilizado para determinar a diferença entre as fases intrínsecas dos microfones e o método empregado para compensar tal diferença e, assim, obter a defasagem entre os sinais fotoacústicos dianteiro e traseiro. O sistema de detecção desenvolvido é avaliado em medidas de difusividade térmica de amostras metálicas (aço inoxidável AISI 304 e aço SAE 1020) e poliméricas (polipropileno e polietileno de baixa densidade). Os resultados obtidos concordam de forma satisfatória com dados disponíveis na literatura. Finalmente, a aplicação do sistema proposto ao monitoramento de cura de amostras de resina epóxi indicou sua potencialidade de acompanhar, em tempo real, este tipo de processo dinâmico. / In this work, a photoacoustic detection system was developed for simultaneous and independent measurements of both front and rear photoacoustic signals, using two microphones and a single beam illumination mode. The phase-lag between these signals is used in the determination of thermal diffusivity of materials, based on the theoretical approach of the Two-Beam Phase-Lag technique. In the experimental setup presented in this work there is no need to alternate the light beam between the sample surfaces. This feature provides faster measurements and simplify the automated monitoring of dynamic processes that affect the material thermal diffusivity, as crosslinking processes. The procedure to determine the difference between the intrinsic phases of the microphones is presented, as well as the method to compensate this difference and to obtain the phase-lag between front and rear photoacoustic signals. The developed detection system is tested in thermal diffusivity measurements of metallic (AISI 304 stainless steel and SAE 1020 steel) and polymeric (polypropylene and low-density polyethylene) samples. The results are in good agreement with the available literature values. Finally, the system here proposed is applied in studies of epoxy resin curing, which shows its potentiality for real-time monitoring of dynamic process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, desenvolveu-se um sistema de detecção fotoacústico para medidas simultâneas e independentes dos sinais fotoacústicos dianteiro e traseiro, utilizando dois microfones e um único feixe de excitação. Utiliza-se a diferença de fase entre estes sinais para a determinação da difusividade térmica de materiais, com base na abordagem teórica da técnica da Diferença de Fase dos Dois Feixes (T2F). Na metodologia apresentada não há a necessidade de se alternar o feixe de excitação entre as faces da amostra. Esta característica torna mais rápido o procedimento de medida e simplifica o monitoramento automatizado de processos dinâmicos que afetam a difusividade térmica do material, como a cura de resinas poliméricas. É apresentado o procedimento utilizado para determinar a diferença entre as fases intrínsecas dos microfones e o método empregado para compensar tal diferença e, assim, obter a defasagem entre os sinais fotoacústicos dianteiro e traseiro. O sistema de detecção desenvolvido é avaliado em medidas de difusividade térmica de amostras metálicas (aço inoxidável AISI 304 e aço SAE 1020) e poliméricas (polipropileno e polietileno de baixa densidade). Os resultados obtidos concordam de forma satisfatória com dados disponíveis na literatura. Finalmente, a aplicação do sistema proposto ao monitoramento de cura de amostras de resina epóxi indicou sua potencialidade de acompanhar, em tempo real, este tipo de processo dinâmico. / In this work, a photoacoustic detection system was developed for simultaneous and independent measurements of both front and rear photoacoustic signals, using two microphones and a single beam illumination mode. The phase-lag between these signals is used in the determination of thermal diffusivity of materials, based on the theoretical approach of the Two-Beam Phase-Lag technique. In the experimental setup presented in this work there is no need to alternate the light beam between the sample surfaces. This feature provides faster measurements and simplify the automated monitoring of dynamic processes that affect the material thermal diffusivity, as crosslinking processes. The procedure to determine the difference between the intrinsic phases of the microphones is presented, as well as the method to compensate this difference and to obtain the phase-lag between front and rear photoacoustic signals. The developed detection system is tested in thermal diffusivity measurements of metallic (AISI 304 stainless steel and SAE 1020 steel) and polymeric (polypropylene and low-density polyethylene) samples. The results are in good agreement with the available literature values. Finally, the system here proposed is applied in studies of epoxy resin curing, which shows its potentiality for real-time monitoring of dynamic process.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauro Sergio Silva Pinto.pdf: 649420 bytes, checksum: 2659c3409645c14d4672fc5713698782 (MD5) Previous issue date: 2006-10-27 / The time of flight method for determining the wind speed using ultrasonic transducers is presented in this work. The techniques of phase difference and threshold detection for determining the time of flight are presented. A more detailed study of the phase difference technique is carried out in order to determine the design specifications using this method with respect to the noise sensitivity, dependence of the measurement range with the medium temperature and measurement resolution. A design specification example is presented in order to illustrate the proposed procedures. / Apresenta-se neste trabalho o método do tempo de trânsito para determinação da velocidade do vento utilizando transdutores ultra-sônicos. Apresentam-se as técnicas da diferença de fase e detecção de limiar para determinação do tempo de trânsito deste método. Um estudo mais aprofundado é realizado para o método da diferença de fase de forma a determinar as especificações de projeto usando esse método, com relação à sensibilidade ao ruído, dependência da faixa de medição com temperatura do meio e resolução de medição. Um exemplo de especificação de projeto é apresentado de forma a ilustrar os procedimentos desenvolvidos.