Sensor em fibra óptica aplicado à caracterização de atuadores piezoelétricos flextensionais

dc.contributor.advisorKitano, Cláudio [UNESP]
dc.contributor.authorSakamoto, João Marcos Salvi [UNESP]
dc.contributor.institutionUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.date.accessioned2014-06-11T19:22:35Z
dc.date.available2014-06-11T19:22:35Z
dc.date.issued2006-04-28
dc.description.abstractA interferometria a laser é uma técnica consolidada para a caracterização de atuadores piezoelétricos. No entanto, este método requer um alinhamento óptico preciso e uma operação meticulosa. Há um grande interesse no desenvolvimento de sistemas de medição de deslocamento e vibração usando sensores reflexivos em fibra óptica devido a sua inerente simplicidade, tamanho reduzido, largura de banda ampla, limite de detecção extremamente baixo e capacidade de realizar medições sem contato ou afetar o sistema a ser ensaiado. Neste trabalho apresenta-se um arranjo simples do sensor reflexivo para se atingir resolução sub-micrométrica, utilizando-se fibras e componentes ópticos de baixo custo e circuitos eletrônicos simples. O sistema é constituído por duas fibras ópticas adjacentes (uma transmissora e outra receptora) e com extremidades emparelhadas, posicionadas na frente de uma superfície reflexiva vibratória. A luz proveniente de uma fonte óptica (no caso um laser) é acoplada à fibra transmissora e parte dos raios refletidos pela superfície móvel é capturada pela fibra receptora, que conduz a luz para um fotodetector. A tensão de saída do fotodetector é função da distância entre as extremidades das fibras e a superfície reflexiva. Apresenta-se uma formulação teórica da função de intensidade óptica refletida no plano a uma distância qualquer, juntamente com comparações entre características experimentais e teóricas do sensor reflexivo. Finalmente, atuadores piezoelétricos flextensionais, projetados com o método de otimização topológica, são caracterizados experimentalmente através da medição de seus deslocamentos sub-micrométricos, utilizando o sensor reflexivo. As respostas em freqüência dos piezoatuadores flextensionais são levantadas e o fenômeno de erro de trajetória e linearidade são discutidos.pt
dc.description.abstractThe laser interferometer method is a well-established technique for the characterization of piezoelectric actuators. However, this method requires precise optical alignment and meticulous operation. There is great interest in developing displacement and vibration measurement systems using reflective fiber optic displacement sensors (RFODS) because of their inherent simplicity, small size, wide frequency range, extremely low displacement detection limit, and ability to perform measurements without contact or affecting the vibrating system. This work presents a simple arrangement of RFODS to achieve sub-micrometer resolution, using low-cost fibers and optical components, and simple electronic circuits. The system is composed of two adjacent transmitting and receiving fibers at one end, located in front of a reflecting vibrating surface. The transmitting fiber is connected to a laser source, and part of the reflected rays by the moving surface is captured by the receiving fiber, which is connected to a light detector. The output voltage is a function of the distance between probe and vibrating surface. A theoretical formulation of the reflected light intensity function at distal end plane is presented, together with comparisons of experimental and ideal RFODS characteristics. Finally, piezoelectric flextensional actuators (PFAs), designed with the topology optimization method, are experimentally characterized by the measurement of their sub micrometric displacements using a RFODS. The frequency responses of the PFAs are evaluated, and the tracking error phenomenon and linearity are discussed.en
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.format.extentxvii, 154 f. : il.
dc.identifier.aleph000466839
dc.identifier.capes33004099080P0
dc.identifier.citationSAKAMOTO, João Marcos Salvi. Sensor em fibra óptica aplicado à caracterização de atuadores piezoelétricos flextensionais. 2006. xvii, 154 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, 2006.
dc.identifier.filesakamoto_jms_me_ilha.pdf
dc.identifier.lattes2883440351895167
dc.identifier.orcid0000-0001-6320-755X
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11449/87227
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Estadual Paulista (Unesp)
dc.rights.accessRightsAcesso aberto
dc.sourceAleph
dc.subjectSensor em fibra ópticapt
dc.subjectSensor - Modelos matemáticospt
dc.subjectDispositivos piezoelétricospt
dc.subjectPiezoelectric flextensional actuatoren
dc.subjectReflective fiber optic sensoren
dc.subjectTopology optimization methoden
dc.titleSensor em fibra óptica aplicado à caracterização de atuadores piezoelétricos flextensionaispt
dc.typeDissertação de mestrado
unesp.advisor.lattes2883440351895167
unesp.advisor.orcid0000-0001-6320-755X
unesp.campusUniversidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Engenharia, Ilha Solteirapt
unesp.graduateProgramEngenharia Elétrica - FEISpt
unesp.knowledgeAreaAutomaçãopt

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
sakamoto_jms_me_ilha.pdf
Size:
6.3 MB
Format:
Adobe Portable Document Format