Análise interferométrica da influência dos suportes de fixação de piezoatuadores ao breadboard: alteração da resposta em frequência para nanodeslocamentos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Martinez, Guilherme Alves [UNESP]
• Orientador(a): Kitano, Cláudio [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Interferometria laser; Deslocamentos nanométricos; Atuadores piezoelétricos flextensionais; Medição de fase óptica
• Palavras-chave em Inglês: Laser interferometry; Nanometric displacement; Piezoelectric actuators; Optical phase measurement
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/181661

A manufatura de micro e nano dispositivos vem se tornado um mercado de grande representação na indústria moderna, onde destacam-se a indústria médica, eletrônica e mecatrônica, que necessitam de dispositivos capazes de movimentar ou manipular elementos de dimensões microscópicas, tais como micro-pipetas em cirurgias, posicionamento de máscaras de chips, de amostras em microscópios de força atômica, entre outros. Neste contexto, os atuadores piezoelétricos flextensionais são dispositivos consagrados quanto ao uso na micro e nano manipulação. A solução analítica destes atuadores normalmente é muito complexa ou até mesmo impossível e, diante disso, há a necessidade de efetuar a caracterização experimental do atuador após sua confecção. A interferometria óptica é uma técnica muito precisa de medição de pequenos deslocamentos. O interferômetro volumétrico é normalmente montado sobre uma mesa óptica (breadboard) por meio de estruturas comerciais para montagem de experimentos ópticos. Diante disso, o atuador é fixado ao breadboard por estruturas como postes, deslocadores cinemáticos de translação, rotação e tilt, etc. Dessa forma, neste trabalho, levantou-se a resposta em frequência de um protótipo de atuador piezoelétrico flextensional multi atuado que foi projetado e confeccionado no Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Escola Politécica da USP - EPUSP. Utilizou-se um interferômetro de Michelson em óptica volumétrica, e, posteriormente, um interferômetro de Michelson duplo, para a medida simultânea do deslocamento do atuador em nas direções X e Y. A resposta em frequência foi obtida por meio de gráficos em unidades de deslocamento mecânico por tensão elétrica aplicada (nm/V) para cada frequência analisada, e, por meio destes, obteve-se o valormédio da inclinação (ganho do atuador em nm/V) e o atraso do deslocamento de saída em relação a tensão de entrada (gráfico de fase). Verificou-se a existências de ressonâncias espúrias no espectro de deslocamento deste atuador, e, por meio do uso de uma estrutura de fixação adequada, observou-se os efeitos da estrutura de eliminou-se estas ressonâncias. Após a eliminação das ressonâncias espúrias foi possível utilizar o atuador multi atuado como motor piezoelétrico. Constitui objetivo de estudo desta dissertação, a investigação detalhada dessas ressonâncias espúrias, sua associação aos suportes de fixação do atuador ao breadboard e a proposição de formas de suprimi-las.