[pt] A maioria dos métodos de avaliação de ondas vibratórias é realizada
através do contato entre o sensor e o objeto a ser analisado. Esse requisito
de contato impõe algumas limitações de quais objetos podem ser avaliados,
como por exemplo, o tamanho do mesmo. Uma técnica que expandiu a capacidade
de medição se comparado aos sensores tradicionais de vibração
é a vibrometria laser doppler. Ela possibilita medições não intrusivas com
alta resolução espacial e tempo de teste reduzido. Dentre as várias aplicações
que se beneficiam das aquisições com o vibrômetro laser doppler, o
imageamento fotoacústico se encontra no centro do objetivo deste trabalho.
O imageamento fotoacústico é uma tecnologia emergente que supera o alto
espalhamento óptico em amostras biológicas utilizando o efeito fotoacústico.
Ele combina aspectos de imageamento óptico e ultrassom e, consequentemente,
algumas de suas vantagens: imagear certos componentes biológicos
em profundidades de alguns centímetros e com alto contraste. A técnica mais
direta de obter imagens em um sistema fotoacústico é a excitação pontual da
amostra e a detecção por varredura. O foco deste trabalho é analisar e implementar
uma técnica óptica para detecção das vibrações ultrassonoras em
um sistema fotoacústico. Foram avaliados diferentes sistemas interferométricos
experimentais, tanto por mapeamento pontual quanto por campo pleno.
O princípio da interferometria e a teoria das medições quantitativas são apresentados
para explicar as técnicas experimentais utilizadas para aquisição
das ondas vibratórias. Igualmente, a técnica de processamento do sinal vibratório
é discutida. Dentre as técnicas testadas experimentalmente, duas
foram implementadas, analisadas e discutidas em detalhe e seus resultados
foram apresentados e comparados entre si. A primeira técnica discutida é o
Laser Optical Feedback Imaging (LOFI), um interferômetro heteródino que
utiliza a dinâmica do laser e a sua grande sensibilidade ao fenômeno de reinjeção
óptica para realizar medições de alta precisão do sinal retroespalhado
da amostra. Essa técnica realiza suas aquisições ponto a ponto, através do
do escaneamento do feixe do laser na superfície da amostra. Esse modo
de aquisição possui um tempo de teste e processamento elevado, mas com
alta resolução espacial e com a possibilidade de medir a região transitória.
A segunda técnica utilizada para a aquisição de medidas de vibrações ultrassonoras
é o estroboscópio Mach-Zehnder, um interferômetro de campo
pleno que possibilita a aquisição do padrão de speckle de toda a região de
interesse da amostra com baixo tempo de aquisição e processamento. Dessa
forma, essa técnica tem um grande potencial para aplicações em tempo real.
Os resultados experimentais de ambos os sistemas são apresentados e discutidos
em detalhe. Um transdutor piezoelétrico é utilizado para as medições
com os dois sistemas, com as mesmas características de teste. Adicionalmente,
são apresentados os resultados com a técnica LOFI quando o ganho
não-linear é compensado. Esse tipo de teste não é possível no sistema estroboscópico
Mach-Zehnder campo pleno, considerando que apenas o LOFI
é capaz de realizar medidas transitórias. Para concluir o trabalho, são discutidos
e comparados os principais parâmetros para as técnicas testadas:
ruído, potência do laser, resolução espacial, resolução temporal, e tempo de
aquisição. / [en] Photoacoustic imaging combines aspects of optical and ultrasound
imaging and, consequently, combines some of their particular advantages:
imaging of specific tissue components in a depth up to several centimeters
becomes possible with a high image contrast. The most straightforward
strategy to produce photoacoustic images is point-wise excitation and
detection in a scanning mode. The main focus of this work is to analyze
and implement optical techniques to detect ultrasound vibrations in a
photoacoustic system. We evaluate different interferometric systems, both
point scanning and full field. Two techniques that were implemented and
further discussed are the Laser Optical Feedback Imaging (LOFI), which
is a sensitive, point scanning, heterodyne interferometer that uses the
dynamics of the laser, and a full field, stroboscopic Mach-Zehnder to acquire
ultrasound vibration measurements.We discuss the results from each system
and its advantages with the intended application.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:36936 |
| Date | 18 February 2019 |
| Contributors | GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO, GUILHERME PENELLO TEMPORAO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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