Análise dos efeitos da diafonia de dispositivos de aquisição de dados em sistemas de monitoramento de integridade estrutural baseados em transdutores piezelétricos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Rezende, Guilherme Marconato [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Diafonia; Aquisição de dados; Transdutores piezelétricos; Impedância eletromecânica; Ondas guiadas; Emissão acústica; Piezoelectric transducers; Crosstalk; Electromechanical impedance; Guided waves; Acoustic emission
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/312964

Os dispositivos de aquisição de dados têm sido largamente utilizados em sistemas de monitoramento de integridade estrutural, permitindo a redução de custos em comparação com alguns instrumentos e o desenvolvimento de sistemas mais versáteis para a aquisição de sinais de múltiplos transdutores. Um problema observado em tais dispositivos e que pode afetar o desempenho de sistemas de monitoramento é o efeito da diafonia. Trata-se da interferência entre os canais dos dispositivos de aquisição de dados e é particularmente crítica quando são utilizados vários canais de aquisição multiplexados. Essa interferência, mesmo que aparentemente pequena, pode prejudicar a detecção de danos estruturais incipientes, que é o objetivo dos sistemas de monitoramento. Neste trabalho, o interesse é por sistemas de monitoramento baseados em transdutores piezelétricos, tais como os métodos da impedância eletromecânica, ondas guiadas e emissão acústica. Devido ao efeito piezelétrico, quando um transdutor é fixado à estrutura a ser monitorada é estabelecida uma interação entre as propriedades mecânicas da estrutura e as propriedades elétricas do transdutor. Desta forma, é possível monitorar a integridade da estrutura por meio da medição e análise dos sinais elétricos do transdutor. No entanto, a diafonia pode alterar o sinal elétrico do transdutor e dificultar a detecção de danos estruturais pequenos. Assim, este trabalho tem como objetivo realizar uma análise experimental dos efeitos da diafonia nos métodos não-destrutivos com transdutores piezelétricos mencionados acima, tendo como foco principal a impedância eletromecânica. Além disso, dois métodos de mitigação dos efeitos da diafonia foram testados para aplicação em sistemas de monitoramento, um baseado na caracterização da diafonia por função de resposta em frequência e outro baseado no uso de seguidores de tensão. Os resultados obtidos indicam que a diafonia pode ser significativa nesses sistemas de monitoramento, podendo levar a diagnósticos falsos da estrutura monitorada. Além disso, também indicam que a diafonia é dependente de parâmetros do dispositivo de aquisição de dados, sendo diretamente proporcional à taxa de amostragem e impedância de carga e inversamente proporcional à frequência do sinal de excitação. Resultados obtidos para os testes com os métodos de mitigação analisados indicam eficácia na minimização dos efeitos da diafonia, sendo o baseado em seguidores de tensão mais simples e eficiente.