[pt] Os sensores de deformação convencionais, por exemplo, os strain gages resistivos e ópticos, consagrados pelo mercado, são empregados em diferentes ambientes e estruturas, oferecendo um nível de flexibilidade que permite sua integração a vários tipos de sistemas de medição. No entanto, requerem uma fonte de energia elétrica local ou não podem funcionar sem cabos, limitando o seu uso em alguns cenários, como em partes móveis de máquinas. Os dispositivos SAW (Surface Acoustic Wave) podem ser usados como sensores de deformação piezoelétricos, pois possuem sensibilidade à deformação e podem operar de forma passiva por meio de antenas, podendo ser integrados a sistemas de monitoramento sem fio. Seu funcionamento é baseado em ondas de superfície geradas em um meio piezoelétrico. O estado de tensão na superfície do meio altera as características dessas ondas e induz mudanças na frequência de operação. O presente trabalho analisou a sensibilidade à deformação de dispositivos SAW ressonadores feitos de quartzo ST-X com frequência central de 433,92 MHz colados com diferentes adesivos, e testou sua operação como sensores passivos sem fio. A metodologia incluiu testes de tração não destrutivos em diferentes temperaturas e também simulações com elementos finitos. Os resultados experimentais mostraram relação linear entre a variação de frequência dos ressonadores e as deformações aplicadas, concordando com a literatura. A interrogação sem fio foi bem sucedida, confirmando o grande potencial dessa tecnologia. Os resultados numéricos, combinados a um modelo teórico, foram próximos aos experimentais, validando o modelo numérico. / [en] The conventional strain sensors, e.g., resistive and optical strain gages, established in the market, are deployed in different environments and structures, providing the flexibility of integration with different measurement systems. However, they require a local energy source to work or cables, limiting their use in some scenarios such as moving parts of machines. The SAW (Surface Acoustic Wave) devices can be used as piezoelectric strain sensors since they have sensitivity to strain, can operate passively by antennas and can be integrated to wireless monitoring systems. Its working principle is based on surface acoustic waves generated on piezolectric medium. The stress state of the medium changes the characteristics of these waves and induces changes in the operating frequency. The present work analyzed the strain sensitivity of SAW resonators made of ST-X cut quartz operating at a central frequency of 433,92 MHz, bonded with different adhesives, and tested their operation as passive wirelesss sensors. The methodology included non-destructive tensile testing at different temperature, and also finite elements simulations. The experimental results showed linear relation between the frequency change and the applied strain, agreeing with the literature. The wireless interrogations was successful, confirming the great potential of this technology. The numerical results, combined to a theoretical model, matched well the experiments, validating the model.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:33356 |
| Date | 22 March 2018 |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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