Orientador: Nobuo Oki / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Giuliano Pierre Estevam / Resumo: Neste trabalho é investigada a viabilidade energética do emprego de buzzers piezelétricos, circuito retificador de onda completa e conversor DC-DC elevador em um sistemas de power harvesting submetido a esforços mecânicos causados pelo tráfego de veículos e/ou caminhar de pedestres, demonstrando a possibilidade de reutilização dessa energia no carregamento de baterias para alimentação de circuitos autônomos de monitoramento, indicação, iluminação, etc., em locais remotos, eliminando ou estendendo os intervalos necessário entre as recargas desses dispositivos. O gerador piezelétrico é analisado mediante a excitação realizada por um cilindro pneumático simulador de impactos controlado eletronicamente com frequência de 0,5 Hz e 1 Hz, contendo diferentes quantidades de PZTs (2, 4 e 8) e configuração de ligação (série ou paralelo). Os resultados extraídos são referentes à tensão elétrica, corrente, potência e energia armazenada em função do tempo, sendo ainda feitas relações dessas grandezas com diferentes números de PZTs, área que ocupam, força e pressão aplicada sobre os mesmos. Ao final pode-se concluir a viabilidade da utilização de dispositivos simples em sistemas de power harvesting para geração de energia através de excitações na forma pulsada e em baixas frequências, sendo os maiores valores na saída do circuito em termos de potência e corrente para tensão de 5 volts, 108 µW e 21,5 µA (0,53 Kg e 0,83 N/cm2 ), bem como 118,8 µW e 23,6 µA para (2,13 Kg e 3,33 N/cm2 ), obtidos com 8 PZTs, conectados em paralelo e excitados... / Abstract: This paper investigated the energy viability of the use of piezoelectric buzzers, rectifier circuit full-wave and DC-DC-converter in a power harvesting systems subjected to mechanical stress caused by the traffic of vehicles and / or walk for pedestrians, demonstrating the possibility of re-use of energy in charging batteries to power autonomous monitoring circuits, display, illumination, etc., in remote locations, eliminating or extending the intervals needed between charges these devices. The piezoelectric generator is analyzed through excitation carried out by a pneumatic cylinder simulator electronically controlled impacts with a frequency of 0.5 Hz and 1 Hz, containing different amounts of PZTs (2, 4, 8) and connection configuration (parallel or serial) . The extracted results are related to the voltage, current, power and energy stored in function of time, still being made relations of these quantities for the number of PZTs, area they occupy, force and pressure applied on them. At the end we can conclude the feasibility of using simple devices in power harvesting systems to generate energy through excitations in pulsed manner and at low frequencies, with higher values in the circuit output in terms of power and current to voltage 5 volts, 108 µW and 21,5 µA (0,53 Kg and 0,83 N/cm2 ), just like 118,8 µW and 23,6 µA to (2,13 Kg e 3,33 N/cm2 ), obtained with 8 PZTs, connected in parallel and excited to 1 Hz / Mestre

Este trabalho visa o desenvolvimento de um processo de fabricação para a produção de pequenos lotes de transdutores piezelétricos de ultrassom. O comportamento destes transdutores é estudado através de modelos matemáticos e verificações experimentais, com o objetivo de obter especificações de projeto para seleção de cerâmicas piezelétricas, dimensionamento da camada de retaguarda e da camada de casamento de impedância acústica. Utilizando as equações constitutivas dos materiais piezelétricos e a solução da equação de onda, o transdutor é modelado como um produto de matrizes, sendo cada matriz correspondente a uma camada do transdutor. As relações entre os parâmetros de entrada e saída das camadas analisadas do modelo são utilizadas para determinar as funções características de interesse no projeto de transdutores específicos. O processo de fabricação foi desenvolvido visando diminuir o tempo de montagem e aumentar a confiabilidade de funcionamento, melhorando a qualidade de soldagem das conexões elétricas, da colagem e da vedação, e aumentando a precisão de posicionamento dos componentes do transdutor. Assim objetiva-se obter lotes homogêneos em relação às especificações de projeto, com repetitividade no comportamento dos transdutores produzidos. Utilizando o processo de fabricação desenvolvido, um lote de 133 transdutores de 5 MHz foi produzido, com cerâmicas piezelétricas de 10 mm de diâmetro para suportar pressões de até 500 atm. Os transdutores foram testados individualmente e os resultados mostram uma grande repetitividade do processo desenvolvido. / This work aims the development of a manufacturing process for the production of small batches of piezoelectric ultrasonic transducers. The behavior of these transducers is studied by means of mathematical models and experimental tests, in order to get the design specifications for the piezoelectric ceramics selection, scaling the backing and matching layers. Using the constitutive equations of piezoelectric materials and the wave equation solution, the transducer is modeled as a product of matrices, each matrix corresponding to a layer of the transducer. The relationship between input and output parameters of transducer layers is used to determine the characteristic functions of specific transducers. The manufacturing process was developed for small production batches of transducers and aim decrease assembly time and increase reliability operation, improving the quality of welding of electrical connections, bond and seal, and increasing the positioning accuracy of the transducer components. So the objective is to obtain homogeneous batches regarding to design specifications, with repeatability in the behavior of the manufactured transducers. Using the process manufacturing developed, a 133-transducers batch of 5 MHz was produced, with 10 mm diameter piezoelectric ceramics, to withstand pressures up to 500 atm. The transducers are individually tested and the results show a high repeatability of the manufacturing process.

Orientador: Eduardo Tavares Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T18:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_MardenLeonardi_M.pdf: 6817673 bytes, checksum: fe14ca091926940fa594ad6948efd3e6 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Todos os dias milhares de cirurgias cardíacas envolvendo circulação extracorpórea (CEC) são realizadas ao redor do mundo, mas a técnica ainda apresenta problemas relacionados à segurança. Um dos principais tipos de acidentes que podem ocorrer em circulação extracorpórea envolve os oxigenadores e consiste no esvaziamento rápido do reservatório de sangue sem que o perfusionista (operador de CEC) perceba, que provoca a entrada maciça de ar no paciente (embolia aérea maciça), podendo resultar em seqüelas graves ou até mesmo em sua morte. Este acidente é mais comum quando utilizada a bomba de roletes, sendo raros os relatos de casos de embolia aérea maciça com bomba centrífuga. Procurando aumentar a segurança do procedimento de CEC em relação à prevenção deste tipo de acidente, foi desenvolvido o SACEC (Sistema de Apoio à Circulação Extracorpórea), que opera juntamente com uma bomba de roletes e oxigenadores de bolha ou membrana para utilização em adultos. o SACEC é um equipamento microcontrolado que, a partir da medição discreta do nível de sangue no reservatório do oxigenador (com resolução de 100 ml) utilizando um transdutor ultra-sônico de 40 KHz (também desenvolvido neste trabalho) colocado no topo do reservatório, procura manter o nível de sangue acima do nível mínimo de segurança (400 ml nos oxigenadores para adultos) por meio do controle automático da rotação da bomba sistêmica (desligando a bomba se o nível cai abaixo de 500 ml), ou apenas realiza a monitoração do nível no reservatório e da rotação da bomba... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract:Thousands of cardiac surgeries involving extracorporeal circulation are perfonned everyday around the world, but the technique still presents safety problems. Oxygenator accidents are among the major accidents that can occur in extracorporeal circulation, being the most serious the rapid and inadvertent emptying of the blood reservoir, that causes massive infusion of air into the patient (massive air embolism) and can result in serious consequences and even patient death. This accident is most common when roller pump is used, being rare reports of massive air embolism with centrifugal pump. Aiming at increasing the safety related to the prevention of this accident, it has been developed the SACEC (Extracorporeal Circulation Support System), that works together with a roller pump and bubble or membrane oxygenators for adults. SACEC is a microcontroller based equipment that, based on the discrete blood leveI measurement in the oxygenator reservoir (with 100 ml resolution) using a 40 KHz ultrasonic transducer (also developed in this work) placed on the oxygenator top, tries to keep the blood leveI above the minimum safety leveI (400 ml in oxygenators for adults) by means of the automatic control of the systemic pump rotation (turning off the pump if the leveI falls below 500 ml), or only performs the reservoir blood leveI and pump rotation monitoring... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

No processo de indicação e adaptação do Aparelho de Amplificação Sonora Individual, as informações obtidas por meio dos Potenciais Evocados Auditivos de Longa Latência, geralmente pesquisado em campo livre, têm sido utilizadas para a avaliação dos benefícios e limitações dos dispositivos eletrônicos aplicados à surdez. O objetivo foi o de analisar de forma comparativa, a influência do transdutor no registro dos componentes P1, N1 e P2 eliciados por estímulo de fala, quanto à latência e amplitude, em crianças ouvintes. A casuística foi formada por 30 crianças ouvintes de quatro a 12 anos de idade de ambos os sexos. Os potenciais evocados auditivos de longa latência foram pesquisados por meio dos transdutores, fone de inserção e caixa acústica, eliciados por estímulo de fala /da/ apresentado com 526ms de intervalo interestímulos, na intensidade de 70dBNA e taxa de apresentação de 1,9 estímulos por segundo. A estimulação foi definida aleatoriamente, ora na orelha direita ora na esquerda, assim como a ordem do tipo do transdutor, iniciando ora pelo fone de inserção ora pela caixa acústica. Foram analisados os componentes P1, N1 e P2 quando presentes, quanto à latência e amplitude. Para verificar a reprodutibilidade dos registros, realizou-se uma análise de concordância entre a pesquisadora e um juiz, que mostrou um nível de concordância forte. Não houve diferença estatisticamente significante ao comparar os valores de latência e amplitude dos componentes P1, N1 e P2, para cada tipo de transdutor, considerando o sexo e orelha, assim como entre os tipos de transdutores utilizados ao comparar os valores de latências dos componentes do potencial evocado auditivo de longa latência. Entretanto, houve diferença estatisticamente significante na amplitude dos componentes P1 e N1 obtidos com os transdutores caixa acústica e fone de inserção, com maior amplitude para o transdutor caixa acústica. Os valores de latência dos componentes P1, N1 e P2 e amplitude de P2 obtidos com fone de inserção podem ser utilizados como referência para análise do registro obtido com o transdutor caixa acústica. / In the process of indication and fitting of Hearing Aids, the data obtained through Long Latency Auditory Evoked Potentials, generally researched in free field, have been utilized to assess the benefits and limitations of electronic devices applied to deafness. The goal was to analyze, in a comparative manner, the influence of the transducer on the recordings of components P1, N1 and P2, elicited through speech stimulus, as to the latency and amplitude, in hearing children. The sample was comprised of 30 hearing children aged 4-12 yrs, of both genders. The long latency auditory evoked potentials were researched by means of transducers, insertion phone and speakers, elicited through speech stimulus /da/ presented with 526ms of interstimuli interval, in the intensity of 70dBNA and presentation rate of 1.9 stimuli per second. The stimulation was randomly defined, sometimes on the right ear, sometimes on the left one, as well as the order of the type of transducer, beginning, sometimes, with the insertion phone, and sometimes, with the speaker. Whenever present, components P1, N1 and P2 were analyzed as to latency and amplitude. In order to verify the reproducibility of the recordings, an agreement analysis was carried out between the researcher and a referee, showing a strong agreement level. No statistically significant difference was seen when comparing the latency and amplitude values of components P1, N1 and P2, for each type of transducer, taking into account the gender and ear, as well as among the types of transducers utilized when comparing the latency values of the components of long latency auditory evoked potential. Nevertheless, there was a statistically significant difference in the amplitude of components P1 and N1, obtained with the speaker and insertion phone transducers, with greater amplitude for the speaker transducer. The latency values of components P1, N1 and P2 and amplitude of P2 obtained with the insertion phone may be utilized as a reference for the analysis of the recording obtained with the speaker transducer.

Orientador: Ioshiaki Doi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:10:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_AdeiltonCavalcantede_M.pdf: 5856078 bytes, checksum: f76d5a1a9d125a37197c40f8a782b7af (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador : Saide Jorge Calil / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-14T20:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gamba_HumbertoR_M.pdf: 9020235 bytes, checksum: f58f0f0b6af91cdd429e14d1ee2e9ab9 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: A utilização de sistemas ultra-sônicos, baseados no princrpio Doppler, para detecção de estenoses arteriais, constitui uma área de grande interesse no diagnóstico médico. Os equipamentos de fabricação nacional para esta finalidade trabalham com emissão e recepção de ultra-som no modo contínuo. Devido à esta característica, estes sistemas só conseguem detectar a existência de turbulências produzidas por obstruções que comprometem praticamente 50 % da luz do vaso. Os Com a finalidade de detectar a presença de turbulências produzidas por estenoses de pequeno grau (menores que 30%), projetou-se e construiu-se a primeira parte de um sistema ultra-sônico Doppler pulsátiI de múltiplos canais. O protótipo, embora ainda com apenas um canal , é capaz de analisar lâminas de fluxo com espessura de aproximadamente 2,3 mm (ângulo de incidência de 75 graus) em profundidades de até 70 mm. Seu sistema de controle permite a ampliação até o máximo de 15 canais. O transdutor utilizado neste equipamento possui um único cristal, tanto para emissão quanto para recepção, emitindo pulsos ultra-sônicos de 5 MHz em intervalos fixos de 50 µ ou 100 , sendo a duração de cada pulso ajustável entre 0,1 e 1 µ . Os resultados obtidos com este primeiro protótipo, demonstram a capacidade do sistema em detectar turbulências produzidas por obstruções de até 22 % de comprometimento da luz do vaso / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

A sensibilidade eletromecânica dos transdutores de eletretos poliméricos resulta em muitas aplicações na engenharia, que motivaram a produção industrial de um filme não homogêneo e eletricamente carregado, denominado filme eletromecânico ou EMFi (ElectroMechanical Film). Um dispositivo alternativo a este EMFi, produzido em nosso laboratório, foi o resultado de uma bolha de ar homogênea termoformada, unida por dois filmes de teflon FEP. Este dispositivo possui uma estrutura similar ao EMFi, mas permite cavidades homogêneas a serem predefinidas e distribuídas no momento em que o dispositivo é produzido, diferindo das células no EMFi com tamanhos diversos e dispersas no interior do filme industrial. A possibilidade de controlar a geometria das bolhas de ar tornou possível o desenvolvimento de um modelo, empregado como uma ferramenta de projeto. A resposta eletromecânica deste transdutor foi modelada e então apresentada neste trabalho. Este modelo analítico avalia o desempenho destes transdutores com somente uma bolha termoformada, para efeitos de simplificação, baseado em capacitores em série, em função da deformação mecânica e da carga elétrica retida no polímero. São representados dinamicamente com parâmetros elétricos e mecânicos, definidos à medida que operam como sensores ou atuadores, com respeito ao limites impostos pela aplicação especificada. O gráfico da resposta em freqüência mostra a freqüência de ressonância e a largura da faixa para meia-amplitude que determina o coeficiente de amortecimento que não pode ser obtido diretamente do modelo analítico. Este gráfico também permite comparar a freqüência natural obtida graficamente com aquela calculada pelo modelo, tornando mais confiável o modelo desenvolvido para o transdutor. Finalmente, melhorias na instrumentação e em condições mais adequadas para os testes são sugeridas, bem como métodos alternativos para trabalhos futuros. / The electromechanical sensibility of polymeric electrets transducers yields many engineering applications which have motivated industrial production of a non-homogeneous and electrically charged film, the so-called electromechanical film (EMFi). An alternative device for this EMFi that has been produced in our laboratory was a homogeneous thermo-formed air bubbles bonded with two teflon FEP films. This device has a structure similar to the EMFi, but allows the homogeneous voids to be pre-defined and distributed at the moment the device is produced, differing the EMFi voids with diverse sizes and dispersed into the industrial film. The possibility to control the air bubbles geometry makes possible the development of a model to be used as a design tool. The electromechanical response of this transducer has been modeled and is presented in this work. Such analytical model evaluates the transducers performance using just a single thermo-formed bubble for simplification purposes, based on series capacitors, which are function of the mechanical deformation and electrical charge trapped in the polymer. They are represented dynamically, with electrical and mechanical parameters being defined as they work as sensors or actuators, regarding the limits imposed by the specified application. A frequency response plot shows the resonance frequency and the bandwidth for the half amplitude, which determines the damper coefficient that cannot be obtained directly from the analytical model. This plot also allows comparison of the natural frequency obtained graphically with the calculated one using the model, making more reliable the transducer model developed. Finally, instrumentation improvements and more suitable test conditions are suggested, as well as alternative methods for future works.

A sensibilidade eletromecânica dos transdutores de eletretos poliméricos resulta em muitas aplicações na engenharia, que motivaram a produção industrial de um filme não homogêneo e eletricamente carregado, denominado filme eletromecânico ou EMFi (ElectroMechanical Film). Um dispositivo alternativo a este EMFi, produzido em nosso laboratório, foi o resultado de uma bolha de ar homogênea termoformada, unida por dois filmes de teflon FEP. Este dispositivo possui uma estrutura similar ao EMFi, mas permite cavidades homogêneas a serem predefinidas e distribuídas no momento em que o dispositivo é produzido, diferindo das células no EMFi com tamanhos diversos e dispersas no interior do filme industrial. A possibilidade de controlar a geometria das bolhas de ar tornou possível o desenvolvimento de um modelo, empregado como uma ferramenta de projeto. A resposta eletromecânica deste transdutor foi modelada e então apresentada neste trabalho. Este modelo analítico avalia o desempenho destes transdutores com somente uma bolha termoformada, para efeitos de simplificação, baseado em capacitores em série, em função da deformação mecânica e da carga elétrica retida no polímero. São representados dinamicamente com parâmetros elétricos e mecânicos, definidos à medida que operam como sensores ou atuadores, com respeito ao limites impostos pela aplicação especificada. O gráfico da resposta em freqüência mostra a freqüência de ressonância e a largura da faixa para meia-amplitude que determina o coeficiente de amortecimento que não pode ser obtido diretamente do modelo analítico. Este gráfico também permite comparar a freqüência natural obtida graficamente com aquela calculada pelo modelo, tornando mais confiável o modelo desenvolvido para o transdutor. Finalmente, melhorias na instrumentação e em condições mais adequadas para os testes são sugeridas, bem como métodos alternativos para trabalhos futuros. / The electromechanical sensibility of polymeric electrets transducers yields many engineering applications which have motivated industrial production of a non-homogeneous and electrically charged film, the so-called electromechanical film (EMFi). An alternative device for this EMFi that has been produced in our laboratory was a homogeneous thermo-formed air bubbles bonded with two teflon FEP films. This device has a structure similar to the EMFi, but allows the homogeneous voids to be pre-defined and distributed at the moment the device is produced, differing the EMFi voids with diverse sizes and dispersed into the industrial film. The possibility to control the air bubbles geometry makes possible the development of a model to be used as a design tool. The electromechanical response of this transducer has been modeled and is presented in this work. Such analytical model evaluates the transducers performance using just a single thermo-formed bubble for simplification purposes, based on series capacitors, which are function of the mechanical deformation and electrical charge trapped in the polymer. They are represented dynamically, with electrical and mechanical parameters being defined as they work as sensors or actuators, regarding the limits imposed by the specified application. A frequency response plot shows the resonance frequency and the bandwidth for the half amplitude, which determines the damper coefficient that cannot be obtained directly from the analytical model. This plot also allows comparison of the natural frequency obtained graphically with the calculated one using the model, making more reliable the transducer model developed. Finally, instrumentation improvements and more suitable test conditions are suggested, as well as alternative methods for future works.

[pt] O setor de petróleo e gás apresenta diversas oportunidades de aplicação para os sensores a fibra óptica. Algumas características inerentes às fibras ópticas, como baixo peso, flexibilidade, longa distância de transmissão, baixa reatividade do material, isolamento elétrico, imunidade eletromagnética e alta capacidade de multiplexação, podem ser determinantes em diversas situações, seja nos segmentos de exploração, transporte, refino ou distribuição. As principais operadoras internacionais do setor identificaram a tecnologia de Sensores a Fibra Óptica como elemento chave para viabilizar, com toda a funcionalidade esperada, a instalação de sistemas de completação inteligente de poços de petróleo (produção ou injeção). O sensoriamento do poço permite obter, a qualquer momento, informações precisas sobre diversas grandezas, entre outras a pressão, temperatura, vazão, pH ou mesmo a posição de válvulas que controlam o fluxo através do poço. A monitoração em tempo real do poço é parte da estratégia de automação do processo de produção do campo de petróleo. Esta é uma tendência que no futuro próximo aponta para a exploração de campos de petróleo inteligentes, onde a produção por vários poços de um mesmo reservatório realizase de forma otimizada e automatizada, reduzindo custos, e aumentando fatores de recuperação das reservas de hidrocarbonetos fósseis. O presente trabalho se insere neste contexto, e apresenta a concepção, desenvolvimento e resultados de testes de dois protótipos de transdutores de fundo do poço para integrar um sistema de completação inteligente baseado na tecnologia de sensoriamento utilizando redes de Bragg em fibras ópticas. O primeiro deles destina-se à medida da pressão diferencial num sensor de vazão do tipo Venturi. Resultados de testes com protótipos do transdutor demonstraram que ele pode operar numa faixa de mais ou menos 5 bar de pressão diferencial, sob pressões médias de até 21 MPa e temperaturas de 90 graus Celsius com resolução de 0,06 por cento do fundo de escala. O segundo transdutor desenvolvido, aplica-se à medida da posição de abertura e fechamento de uma válvula controladora de fluxo tipo camisa deslizante (sliding sleeves). Duas técnicas foram investigadas. A primeira delas, para aplicações mais gerais, baseia-se no uso de atuadores magnetoestrictivos. A segunda procurou atender a um projeto específico para este tipo de válvula, em cuja concepção utiliza-se uma mola elástica para exercer a força de restituição contra um atuador hidráulico. Neste caso, optou-se por desenvolver uma célula de carga instrumentada com redes de Bragg. Nos testes realizados foram obtidos resultados satisfatórios em termos de sensibilidade e resolução, tendo-se chegado para esta última a valores próximos de 0,03 mm num curso de 70 mm (0,04 por cento do fundo de escala). / [en] Optical fibers are finding a growing range of new applications in the petroleum industry, which include, not only those already well established in telecommunications, but also in novel sensing technologies. Possibility of dense multiplexing, continuous distributed measurements, long distances between measurement points and electronic circuits, and explosion risk free, are some of the characteristics shared by different types of optical fiber sensors. The major global oil and gas operators and service companies have elected optical fiber sensing as one of the key enablers to implement with all the expected functionality and reliability the novel technology of intelligent well completion. Continuous well monitoring allows the operator to access, at any time during the well life, important information regarding different process variables, such as pressure, temperature, flow-rate, pH, or even the position of sliding sleeves valves that control the flow through the well. This is part of the automation strategy to optimize production in the whole reservoir, a technological trend that points towards the concept of an intelligent oil field and that, in the near future, will be applied to the integrated management of production from several wells in the same reservoir, contributing to reduce intervention costs, and increasing recovery factors of fossil hydro-carbon reserves. The present work is inserted in this context, and reports the conception, development and results of tests conducted with prototypes of two different optical fiber transducers to be integrated in an intelligent well completion system. The first one is a Bragg grating differential pressure transducer, which has been developed to measure pressure drop across a Venturi flow-meter inserted in the production tubing. Test results with prototypes have demonstrated that the transducer may be applied to measure differential pressures in the range of more or less 5 bar, under static (average) pressures up to 21 MPa and temperatures below 90 Celsius Degree, with 0.06 percent full-scale resolution. The second development is a displacement transducer applied to measure the opening position of sliding sleeves valves. Two different measurement principles were investigated. The first, intended to general applications of displacement measurements, relied on the use of magnetostrictive actuators and fiber Bragg grating sensors. The second displacement transducer applies to a specific type of valve, which employs a mechanical spring to provide recovery forces to a hydraulic actuator. The proposed solution was based on the use of a load cell instrumented with fiber Bragg gratings. Tests results demonstrated that the prototype transducer was capable of resolving changes in displacement as lower as 0.03 mm in a full-range of 70 mm, approximately 0.04 percent full-scale resolution.

Orientador: Fabricio Guimarães Baptista / Banca: Luiz Gonçalves Junior / Banca: Mário Anderson de Oliveira / Resumo: A técnica da impedância eletromecânica (E/M) tem sido amplamente estudada nas últimas décadas como um método não destrutivo para detectar danos estruturais em aplicações de monitoramento de integridade estrutural (SHM - structural health monitoring) usando transdutores piezelétricos de baixo custo. Esses transdutores operam simultaneamente como sensor e atuador e são fixados à estrutura monitorada utilizando um adesivo a base de cianoacrilato. Embora muitos estudos tenham relatado a eficácia desse método de detecção, inúmeros problemas práticos têm sido reportados, como os efeitos de ruído e vibração, que precisam ser considerados para permitir o uso eficaz desse método em aplicações reais. Portanto, esta dissertação de mestrado apresenta uma análise experimental dos efeitos do ruído e das vibrações na detecção de danos estruturais em sistemas de SHM baseados na técnica da impedância eletromecânica. Os experimentos foram realizados em uma barra de alumínio usando dois diafragmas piezelétricos, sendo que um deles foi usado para obter as assinaturas de impedância elétrica e o outro foi usado como atuador para introduzir ruído e vibração controlada. Para a simulação de dano foi utilizada uma pequena massa metálica fixada na estrutura com uso de adesivo a base de cianoacrilato. Os efeitos do ruído e da vibração sobre as assinaturas de impedância foram avaliados por meio do cálculo da função de coerência e de índices básicos de dano. Os resultados indicam que a vibração e o ruído ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The electromechanical impedance (EMI) technique has been extensively studied in recent decades as a non-destructive method for detecting structural damage in structural health monitoring (SHM) applications using low-cost piezoelectric transducers. These transducers operate simultaneously as actuator and sensor and they are fixed to the structure using cyanoacrylate-based glue. Although many studies have reported the effectiveness of this detection method, a lot of practical problems shown up, such as the noise effects and vibration, that need to be addressed to enable this method's effective use in real applications. Therefore, this master's thesis presents an experimental analysis of noise and vibration effects on the structural damage detection in impedance-based SHM systems. The experiments were performed on an aluminum bar using two piezoelectric diaphragms, where one was used to measure the electrical impedance signatures and the other was used as an actuator to introduce noise and controlled vibration. To simulate damage, a small metal mass was fixed to the structure using cyanoacrylate glue. The effects of noise and vibration on the impedance signatures were evaluated by computing the coherence function and basic damage indices. The results indicate that vibration and noise significantly affect the threshold of the lowest detectable damage, which can be compensated by increasing the excitation signal of the piezoelectric transducer that measure the electrical impedance... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre