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http://hdl.handle.net/1843/44210| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Influência da geometria e da impedância do sistema de medição na resposta em frequência de filmes finos de PVDF sujeitos a ondas de tensão longitudinal |
| Autor(es): | Luiz Felipe de Oliveira Marchezini |
| Primeiro Orientador: | Antônio Augusto Torres Maia |
| Primeiro membro da banca : | Antônio Ferreia Ávila |
| Segundo membro da banca: | Eduardo Bauzer Medeiros |
| Terceiro membro da banca: | Lázaro Valentin Donadon |
| Resumo: | Filmes feitos de difluoreto de polivinilideno (PVDF), quando revestidos com tinta de prata, constituem sensores piezoelétricos que podem ser usados para detectar e medir ondas de tensão no plano em estruturas. Esses filmes podem ser cortados com diferentes dimensões geométricas e o formato final do filme pode influenciar sua curva de resposta em frequência. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência das dimensões geométricas de sensores de filme PVDF e da impedância do sistema de medição utilizado na resposta em frequência do filme, quando utilizados como elementos de detecção de ondas de tensão senoidal no plano. Para desenvolver esta análise, um modelo matemático foi usado para simular a excitação mecânica, a resposta piezoelétrica do sensor, a relação entre a frequência de excitação e a impedância elétrica de saída e seu impacto sobre o sinal obtido usando equipamento de medição elétrica típico como um osciloscópio. Resultados mostraram que as reduções no comprimento do sensor aumentaram a largura de banda de frequência adequada para medições de ondas de tensão e também aumentaram significativamente a frequência de corte superior, tornando-o adequado para medição de ondas de tensão com frequências mais altas. O aumento do comprimento e largura do sensor e a redução da espessura reduziram a frequência de corte inferior do sistema de medição, melhorando a detecção de ondas de tensão com frequências mais baixas. Simulações relacionadas a uma impedância de saída elétrica deste sensor mostraram que o efeito de carregamento pode afetar significativamente a amplitude do sinal ao longo da faixa de frequência. Para o sensor PVDF padrão e equipamento de medição elétrica típico com 1MΩ de impedância de entrada, a atenuação do sinal a 1 Hz pode ser superior a 40 dB e a frequência de corte inferior do sistema superior a 200 Hz. Tal fator, se não considerado, pode gerar erros relacionados à medição da magnitude das ondas de tensão com baixas frequências. |
| Abstract: | Films of Polyvinylidene fluoride (PVDF), when covered with silver ink, constitute piezoelectric sensors that can be used to detect and measure longitudinal stress waves on structures. Such films can be cut with different geometric dimensions and the final format of the film can influence its own frequency response curve. The objective of this work is to evaluate the influence of the geometrical dimensions of PVDF thin film sensors and electrical impedance of the measurement equipment used into the frequency response of a measurement system used to detect sinusoidal stress waves actuating on a structure. To develop this analysis, a mathematical model was used to simulate the mechanical solicitation, the piezoelectric response of the sensor, the relation between the frequency of the solicitation and the electric output impedance of the sensor and its impact into the signal obtained using an oscilloscope as electrical measurement equipment. Results showed that reduction on length of sensor increased the useful frequency bandwidth for measurement of stress waves and also increased the upper cut-off frequency of operation of the measurement system, allowing its use for measurement of stress waves with higher frequencies. The increase of length and width of the sensor and decrease of its thickness reduced the lower cut-off frequency of the measurement system, improving the detection of stress waves with lower frequencies. Simulations related to the electric output impedance of this sensor showed that the loading effect can significantly affect the amplitude of the measured signal over the frequency bandwidth. For the standard PVDF sensor and typical measurement equipment with 1MΩ of electrical input impedance, the signal attenuation at 1 Hz can be higher than 40dB and the lower cut-off frequency of the measurement system can be higher than 200 Hz . Such factor, if not considered, can generate errors related to the measurement of amplitude of stress waves with lower frequencies propagating on the structure. |
| Assunto: | Engenharia mecânica Detectores Ondas - Tensão Medição Resposta em frequência (Dinâmica) |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/44210 |
| Data do documento: | 25-Out-2021 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| dissertação 01 02 2022 Luiz Felipe de Oliveira Marchezini.pdf | Dissertação de Mestradod e Luiz Felipe de Oliveira Marchezini | 3.59 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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