Desenvolvimento de um transdutor ultrassônico matricial bidimensional para aplicações submarinas.

• Autor(a) principal: Rodrigues, Estevão Patricio
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-28022020-102035/
• topic: 3D SONAR; Atuadores piezelétrico; Sensor; SONAR; Subaquático; Terceira dimensão; Transdutor matricial bidimensional; Two-dimensional phased array; Underwater

Neste trabalho é proposta uma metodologia para modelar, construir e caracterizar um transdutor ultrassônico matricial bidimensional para acoplamento em água, com o objetivo de realizar imagens em duas e em três dimensões de objetos submersos. Buscando-se o desempenho do transdutor para aplicações subaquáticas, seis protótipos foram projetados e construídos. Foram usados dois tipos de matrizes de elementos piezelétricos: piezocerâmica Pz37 e piezocompósito 1-3. Os protótipos de cada tipo de matriz piezelétrica se diferenciam apenas pelo tipo de material utilizado na camada de retaguarda (backing layer). A cerâmica pura deu origem aos transdutores T1 - retaguarda de água, T2 - retaguarda de ar e T3 - retaguarda de compósito de epóxi com partículas de tungstênio. Dentre estes, o transdutor T2 apresentou a melhor sensibilidade para detectar ecos, o transdutor T3 proporcionou a melhor diretividade do feixe acústico e a melhor otimização dos lóbulos de espaçamento, e o transdutor T1 teve desempenho intermediário em todos os parâmetros. O piezocompósito 1-3 deu origem aos transdutores T4 - retaguarda de água, T5 - retaguarda de ar e T6 - retaguarda de resina epóxi. Dentre estes, o transdutor T5 teve a maior sensibilidade de detecção de ecos, o T4 proporcionou a maior largura de banda, e o T6 obteve sensibilidade intermediária e a menor largura de banda. Dentre os transdutores T4-T6, o transdutor T5 foi escolhido como o melhor compromisso entre sensibilidade e largura de banda, porque obteve a maior sensibilidade média de detecção dos ecos (T4 e T6 foram -3,5dB e -2,6dB inferiores, respectivamente), e proporcionou uma largura de banda média próxima a obtida com o transdutor T4 (apenas -0,2dB inferior à este) e maior do que a do transdutor T6 (0,7dB superior a este). Por fim, os transdutores T3 e T5 foram usados para gerar imagens em duas e em três dimensões de refletores imersos em um tanque (a até 1,15m de distância).