[pt] Ondas ultrassônicas podem ser usadas para ensaios não destrutivos. Elas
são geradas e adquiridas por transdutores. Transdutores acústicos eletromagnéticos (EMATs) possuem algumas vantagens em relação a transdutores tradicionais
piezoelétricos, principalmente a capacidade de gerar ondas ultrassônicas sem
necessidade de contato físico com o meio em teste. No entanto, sua principal
desvantagem é a menor eficiência, que resulta em uma relação sinal-ruído mais
baixa. Técnicas de casamento de impedância podem ser utilizadas para combater isso. A rede de casamento de impedância do tipo circuito L é comumente
utilizada para garantir a transferência máxima de potência da eletrônica de excitação para o EMAT. Existem diversas variáveis que podem afetar a impedância
de um EMAT além do próprio transdutor, como as propriedades e distância do
material, a temperatura e a frequência de excitação. Portanto, para garantir
a transferência máxima de potência, o circuito de casamento de impedância
precisa ser reconfigurado e ter seus valores ajustados sempre que um dos fatores
mencionados acima sofrer alteração. O processo de ajuste manual desta rede é
trabalhoso e demorado, portanto, sua automação pode trazer grandes benefícios
para o uso de transdutores EMAT. Esta dissertação propõe um circuito simplificado, com um único elemento, para casamento de impedância de EMATs. Os
valores teóricos ideais para circuitos mono-elemento foram obtidos. Simulações
confirmaram sua viabilidade em aumentar a eficiência do EMAT. Circuitos de
casamento manual e automáticos foram projetados e construídas. Configurações
experimentais foram elaboradas e postas em prática. Experimentos com dois
transdutores EMATs distintos foram conduzidos utilizando várias frequências.
O sistema automático foi capaz de determinar a melhor configuração para o
circuito mono-elemento de casamento de impedância e forneceu um ganho de
até 5,6 dB, similar à solução manual. A configuração automática foi mais de
duas vezes mais rápida do que a manual. / [en] Ultrasonic waves can be used for nondestructive testing. They are
generated and acquired by transducers. Electromagnetic acoustic transducers
(EMATs) have some advantages over traditional piezoelectric transducers.
Mainly, the ability to generate ultrasonic waves without requiring physical
contact with the medium under test. Nevertheless, they present a main drawback
of less efficiency, which leads to a lower signal-to-noise ratio. To overcome
this, impedance matching techniques can be used. The L-network impedance
matching network is often used in order to ensure maximum power transfer to
the EMAT from the excitation electronics. There is a wide range of variables
that can affect an EMAT s impedance besides the transducer itself, namely,
the properties and distance to the specimen material, the temperature, and
the excitation frequency. Therefore, to ensure optimal power transfer, the Lnetwork s configuration needs to be tuned whenever one of the factors that affect
impedance changes. The process of manually adjusting the impedance matching
network is a laborious and time-consuming task, therefore, its automation can
be of great benefit to the use of EMAT transducers. In this work, a simplified
one-element automatic matching network is proposed. The theoretical optimal
values for the one-element matching networks are derived. Simulations confirmed
their effectiveness to increase EMAT efficiency. Manual and automatic networks
were designed and built. Experiments were performed with two dierent EMATs
at several frequencies. The automatic system was able to determine the best
conguration for the one-element matching network and provided up to 5.6
dB gain, similar to the manual solution. The automatic setup was more than
two-fold faster than the manual one.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:64202 |
| Date | 03 October 2023 |
| Creators | JOAO PEDRO TORRES DE SOUSA ANDRADE |
| Contributors | ALAN CONCI KUBRUSLY, ALAN CONCI KUBRUSLY, ALAN CONCI KUBRUSLY |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
Page generated in 0.0624 seconds