[pt] Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de um transdutor
magnético baseado no efeito da Magnetoimpedância Gigante (GMI – Giant
Magnetoimpedance), destinado à medição de campos biomagnéticos. A
motivação deste trabalho advém da inexistência de um sistema de baixo custo
capaz de medir satisfatoriamente campos biomagnéticos, operando à temperatura
ambiente e em plena conformidade com os princípios biometrológicos. Por sua
vez, a metodologia experimental empregada iniciou-se pela medição e
minuciosa análise das características de módulo e fase de sensores GMI em
função do campo magnético, verificando-se suas dependências em relação ao
comprimento das amostras e ao nível CC e frequência da corrente de excitação.
Também, investigou-se a histerese e a homogeneidade das amostras GMI. Em
seguida, foram idealizados circuitos eletrônicos para condicionamento e leitura
das amostras GMI, destacando-se a estrutura desenvolvida que possibilita a leitura
gradiométrica e algumas configurações inovadoras que permitem tanto a
amplificação da sensibilidade de fase dos sensores GMI quanto a homogeneização
das características de fase. Os resultados obtidos para o melhor transdutor
magnético GMI desenvolvido, o qual é baseado na fase da impedância, apresentou
uma elevada sensibilidade (250 mV/nT), indicando ganhos superiores a 1500
vezes quando comparado a protótipos baseados no módulo e, consequentemente,
possibilitando alcançar novos patamares de resolução. Como conclusão ressaltase
o grande potencial do magnetômetro GMI desenvolvido, caracterizado por seu
baixo custo e elevada sensibilidade, quanto a sua aplicabilidade na medição de
campos magnéticos ultra-fracos e, em especial, de campos biomagnéticos. Assim,
o presente desenvolvimento contribui para a difusão das técnicas diagnósticas
baseadas na medição de campos biomagnéticos, no ambiente clínico-hospitalar. / [en] This M.Sc. dissertation aims at developing a magnetic field transducer
based on the Giant Magnetoimpedance (GMI) effect to be applied on the
measurement of biomagnetic fields. The motivation of this work stems from the
lack of a low cost system capable of adequately measuring biomagnetic fields,
operating at room temperature and in full conformity with the biometrological
principles. On the other hand, the experimental methodology began by
measuring and carefully analyzing the impedance magnitude and phase
characteristics of GMI sensors as a function of the magnetic field, verifying their
dependencies on the length of the samples and on the DC level and frequency of
the excitation current. It was also investigated the hysteresis and the homogeneity
of GMI samples. In turn, the electronic circuits for conditioning and reading of
GMI samples were developed, highlighting the developed structure that enables a
gradiometric reading and some innovative configurations that allow both the
enhancement of the impedance phase sensitivity of GMI sensors and the
homogenization of their impedance phase characteristics. The results obtained for
the best GMI magnetic transducer developed, which is based on the impedance
phase, showed a high sensitivity (250 mV/nT), indicating gains of more than 1500
times when compared to magnitude-based prototypes and, consequently, reaching
much better resolution levels. In conclusion it is emphasized the great potential of
the developed GMI magnetometer, characterized by its low cost and high
sensitivity, as to its applicability in measuring ultra-weak magnetic fields and in
particular biomagnetic fields. Thus, the present development contributes to the
spread of diagnostic techniques based on the measurement of biomagnetic fields,
in clinical and hospital environments.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:16687 |
| Date | 04 January 2011 |
| Creators | EDUARDO COSTA DA SILVA |
| Contributors | ELISABETH COSTA MONTEIRO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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