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Hidrofone ultrassônico com piezoeletreto como elemento transdutor; Ultrasonic hydrophone with piezoelectret as transducer element

Medeiros, Leandro José de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/03/2014 PT
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Desde o ano 2000, o Grupo de Alta Tensão e Materiais (GATM) tem contribuído com suas pesquisas no desenvolvimento de processos para produção de novos transdutores piezoelétricos de materiais poliméricos, baseados na tecnologia dos piezoeletretos. Essa intensa investigação se justifica pelas excelentes propriedades piezoelétricas desses dispositivos, com atividade na ordem de centenas e até milhares de pC/N, ultrapassando o desempenho de algumas tradicionais cerâmicas. Destacam-se também nestes sensores, sua estrutura flexível e robusta, sua resposta na faixa de frequências ultrassônicas e seu baixo custo. Características estas que os tornam muito competitivos com os transdutores convencionais, cerâmicos e poliméricos, a exemplo do PZT e PVDF, respectivamente. Neste contexto, desenvolveu-se em 2009 no GATM um novo arranjo polimérico de múltiplos canais, em que filmes de teflon FEP foram termicamente moldados e depois expostos a um intenso campo elétrico (na ordem de kV), criando sensores com elevado coeficiente piezoelétrico. Esse novo dispositivo, batizado de Piezoeletreto de Canais Tubulares (PCT) foi construído por meio de um processo de fabricação organizado e controlado, diferentemente dos piezoeletretos vistos até então. No presente trabalho construiu-se um protótipo de hidrofone com elemento ativo dado por um filme de PCT...

Aplicações metrológicas do ultra-som empregado em engenharia biomédica utilizando varreduras de senos (chirps)

Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Tese
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86.3%
196 f. : il., tab.; Sinais modulados em freqüência, na área de ultra-som denominados chirps, são de ampla difusão já há algumas décadas. Recentemente, o Inmetro vem desenvolvendo, de maneira pioneira, aplicações metrológicas de uma codificação denominada Coded Excitation Pulse (CEP), nas freqüências sônicas. O objetivo desta tese é estudar o CEP, utilizando-o como sinal de excitação ultra-sônica em metrologia na área biomédica. Inicialmente, diversas variáveis da implementação do CEP foram avaliadas através de simulações computacionais, e os resultados balizaram os 4 experimentos realizados. No primeiro experimento, observou-se um aumento, estatisticamente significativo (p < 0,0001), de 2,3 vezes na largura de banda da resposta de um sistema ultra-sônico ao CEP, devidamente projetado, mantendo-se a mesma instrumentação. Aplicando a mesma técnica no segundo experimento, foi possível validar resultados de medição de atenuação ultra-sônica em uma largura de banda de 4,570 ± 0,007 MHz utilizando um sistema com banda de 1,788 ± 0,012 MHz , variando menos do que 0,1 dB em relação à curva teórica de atenuação. No terceiro experimento, a calibração de transdutores com o CEP se mostrou mais vantajosa...

Validação de um sistema de calibração de transdutores de ultra-som por auto-reciprocidade; Validation of an ultrasound transducer self-reciprocity calibration system

Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da; Oliveira, Everande Gobira de; Alves, Carlos Henrique Figueiredo
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Artigo de Revista Científica
POR
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96.68%
10 p.; No método de calibração por auto-reciprocidade, a sensibilidade do transdutor é determinada a partir do conhecimento de parâmetros elétricos de excitação do transdutor (tensão e corrente), além de outras grandezas presentes no parâmetro geral de reciprocidade para ondas planas JP. O objetivo deste trabalho é validar um sistema de calibração por auto-reciprocidade, conforme a norma IEC 60866:1987. A validação foi realizada utilizando-se um padrão de referência calibrado no National Physical Laboratory (NPL) em conjunto com transdutores com freqüência central de 1,0 MHz e 2,25 MHz. Para a validação do sistema de calibração, a tensão de alimentação aplicada aos transdutores foi variada de 1 a 10 V, medidos pico a pico, na faixa de 0,80 a 1,32 MHz para o transdutor de 1,0 MHz e na faixa de 1,5 a 3,0 MHz para o transdutor de 2,25 MHz. Foram considerados válidos os pontos em freqüência cujos resultados da calibração tiveram incerteza devido à linearidade máxima menor do que 10% e incerteza combinada menor do que 9%. O sistema foi validado na faixa de 1,04 a 1,32 MHz (com base nos resultados do transdutor de 1,0 MHz) e na faixa 1,55 a 2,90 MHz (utilizando-se o transdutor de 2,25 MHz). Nas freqüências próximas à freqüência de ressonância...

Uncertainty assessment of effective radiating area and beam non-uniformity ratio of ultrasound transducers determined according to IEC 61689:2007

Alvarenga, André Victor; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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56.07%
8 p. : il.; This work presents the uncertainties in the effective radiating area (AER) and beam non-uniformity ratio(RBN) for ultrasound (US) transducers in the range of 1.0MHz to 3.5 MHz, and for head diameters of 1.27 cm and 2.54 cm. Measurements were performed using the US pressure field mapping system developed at the Laboratory of Ultrasound located at the Brazilian National Metrology Institute, which provides national traceability for the assessed quantities. The calculation protocol was developed based on Standard IEC 61689:2007. The type A uncertainty was estimated from four repetitions of the full measurement procedure for determinations of AER and RBN, and the type B uncertainty was estimated from mathematical models for both parameters, based on IEC 61689:2007 and the ISO ‘Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement’. The maximum combined expanded uncertainties (95% confidence level) were 6.8% for AER and 14.9% for RBN.

Acoustic pressure field mapping system at laboratory of ultrasound of Inmetro

Alvarenga, André Victor; Cardona, Marissa Anabel Rivera; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
ENG
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56.17%
2 f.; The acoustic pressure field mapping system of Ultrasound Laboratory (Labus) of Institute of Metrology, Standardization, and Industrial Quality (Inmetro) is being implemented, based on Standard IEC-61102. This system will be capable to estimate ultrasound pressure field parameters from biomedical transducers, essential step to calibration and certification of ultrasound equipments. The data acquisition is carried out on a water bath, where a positioning system moves a hydrophe, which produces electrical signals in response to waterborne acoustic signals,over the transducer acoustic field. This work presents the implementation of acoustic pressure field mapping system, based on IEC-61102 that defines the necessary steps to acoustic beam assessment and calibration.

Calibração de transdutores de vibração

Ripper, Gustavo Palmeira; Dias, Ronaldo da Silva; Garcia, Guilherme de Andrade
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
POR
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106.28%
10 f. : il.; Neste trabalho é apresentada a estrutura atual da metrologia de vibrações no País. São abordadas as técnicas de calibração de transdutores de vibração, a importância da rastreabilidade de medições, a capacidade de medição e calibração do Inmetro e dos laboratórios acreditados pela Rede Brasileira de Calibrações. Também são descritos os principais projetos de pesquisa e desenvolvimento de interesse do Laboratório de Vibrações do Inmetro.

Implantação de sistema de mapeamento do campo acústico de transdutores de ultra-som do laboratório de ultra-som do Inmetro

Alvarenga, André Victor; Cardona, Marissa Anabel Rivera; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
POR
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76.37%
6 f. : il.; Para se implantar o laboratório nacional primário para calibração e ensaio na área de ultra-som (Labus/Inmetro), realizou-se um estudo das principais normas relacionadas com a caracterização do campo acústico de transdutores de ultra-som, tanto de diagnóstico quanto de terapia. Esse estudo permitirá estabelecer um protocolo para avaliação do comportamento dos feixes dos transdutores utilizados nesses dois tipos de aplicação. Basicamente, a aquisição dos dados utilizados para a avaliação do campo acústico de transdutores ultra-sônicos é realizada a partir do seu mapeamento. Esse é realizado com auxílio de um sistema de posicionamento com 5 graus de liberdade (5D), sendo três de translação e dois de rotação. Com o auxílio do referido sistema, um hidrofone varre o campo acústico do transdutor dentro de um tanque com água adquirindo a pressão acústica de cada ponto no espaço. O presente trabalho apresenta os pontos principais das normas, que definem as condições de contorno (hidrofone, tanque acústico, sistema de posicionamento)utilizadas para aquisição dos dados, os procedimentos que devem ser realizados para a sua obtenção e quais parâmetros devem ser calculados para avaliação quantitativa do campo acústico.

Implantação da calibração de transdutores de ultrasom pelo método da auto-reciprocidade no Inmetro

Oliveira, Everande Gobira de; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
POR
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106.59%
11 f. : il.; A calibração por auto-reciprocidade é um método no qual a sensibilidade do transdutor é determinada a partir de um sinal ultra-sônico, gerado e recebido pelo transdutor, após a reflexão em um alvo. Visando relatar a incerteza de medição de um sistema de calibração de transdutores de ultra-som por auto-reciprocidade, foram calibrados dois transdutores de ultra-som, com freqüências centrais de 1,0 MHz e 2,25 MHz. Na calibração foram considerados válidos os pontos em freqüência que satisfizeram as condições declaradas na norma IEC 60866:1987 [1], incerteza devida à linearidade menor do que 10% e incerteza expandida menor do que 19%. A incerteza de medição foi calculada conforme o Guia para a Expressão da Incerteza de Medição [2]. A incerteza expandida no ponto de máxima sensibilidade para o transdutor de 1,0 MHz foi de 9,1% e de 13,9% para o transdutor de 2,25 MHz. ____________________________________________.; ABSTRACT - Self-reciprocity is a calibration method in which a transducer’s sensitivity is determined from ultrasound signal, genenerated and received by the transducer, after the reflection on a reflecting steel target. Aiming to report the measurement uncertainty of a system of calibration of ultrasound transducer by self-reciprocity...

A virtual instrument for measurement and visualization of acoustic pressure field from ultrasound transducers

Alvarenga, André Victor; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da; Oliveira, Everande Gobira de
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
ENG
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66.07%
6 f. : il.; The acoustic pressure field mapping system owned by Inmetro's Laboratory of Ultrasound has been developed based on Standards IEC 61.102 and IEC 61.689. It is used to estimate ultrasound (US) transducers pressure field parameters. Data acquisition has been carried out on a water bath (1700 mm x 1000 mm x 800 mm), with a transducer's positioning system (X and Y axes: 300 mm; Z axis: 600 mm). Any transducer waterborne acoustic field can be mapped capturing hydrophone's electrical signals generated by pressure distribution in the field, moving the hydrophone in a preset path. That procedure is managed by a virtual instrument(VI), developed in LabVIEW platform. That VI automatically controls the positioning system, data acquisition and parameters calculation, including those to assess physiotherapy US transducers characteristics. The VI also perform 1D or 2D mapping, on parallel or perpendicular planes with respect to transducer main axis, choosing the step size to each axis. Corrections on acquired signals due to hydrophone impulsive responses and on sound velocity based on the water temperature are automatic. VI's friendly interface becomes useful for daily inspections, testing and calibration of US transducers. This paper describes in details Inmetro's system...

Uncertainty evaluation of effective radiation area of ultrasound transducers: preliminary results of Inmetro’s Laboratory of Ultrasound

Alvarenga, André Victor; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
ENG
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56.07%
5 f. : il.; According to the “Guide to the Expression of Uncertainty of Measurement”, known as GUM, uncertainty assessment in a given measurement is necessary, and takes into account two types of uncertainty sources: type A and type B. Type A uncertainty is obtained from the statistical analysis of a series of observations, while Type B comes from sources that cannot be evaluated considering statistical analysis, but can be obtained from previous measurements, knowledge on the behaviour of the measuring equipment, manufacturer's specifications, and data from certificates or handbooks. Herein, the Effective Radiation Area (AER) of ultrasound transducers has been estimated at Inmetro's Laboratory of Ultrasound using an acoustic pressure field mapping system. AER calculation protocol was developed based on Standard IEC 61689:2007. Besides, the type A uncertainty was estimated from 4 repetitions of the full procedure for the determination of AER. Type B uncertainty was estimated from the mathematical model for AER calculation, itself based on IEC 61689:2007 and the GUM. Initial tests using US transducer of 1.0 MHz and 2.25 MHz indicated an expanded uncertainty inferior to 4.0%. Those preliminary results encourage further development...

Uncertainty evaluation of beam non-uniformity ratio of ultrasound transducers: results of Inmetro's laboratory of ultrasound

Alvarenga, André Victor; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da
Fonte: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia Publicador: Inmetro - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia
Tipo: Trabalho apresentado em evento / Paper
ENG
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56.18%
4 f. : il.; This paper presents the determination of the beam non-uniformity ratio (RBN) of ultrasound transducers at Inmetro's Laboratory of Ultrasound, and its respective uncertainty. The RBN calculation protocol was developed based on Standard IEC 61689:2007. The type A uncertainty was estimated from 4 repetitions of the full procedure for the determination of RBN, and type B uncertainty was estimated from the mathematical model for RBN calculation, obtained based on IEC 61689:2007 and the GUM. Tests using US transducers of 1.0 MHz and 2.25 MHz indicated an expanded uncertainty inferior to 4.0%. Those results encourage forthcoming increases in assessed frequency range.