Desenvolvimento de um circuito eletrônico para controle de um array ultrassônico de 40 kHz.

Abstract

Este trabalho descreve as etapas de projeto de um circuito eletrônico utilizado para contro lar um array de transdutores ultrassônicos de 40 kHz, projetados para operar em contato com ar. O projeto realizado inclui um circuito para excitação dos transdutores, controlável remotamente por meio de um microcontrolador, um circuito para amplificação dos sinais recebidos após a propagação das ondas acústicas pelo meio e um sistema de aquisição de sinais, com frequência de amostragem máxima de 500 kHz. Para atingir os objetivos propostos, o trabalho foi dividido em duas etapas: a primeira consiste na caracterização de um circuito de excitação composto por um microcontrolador e um amplificador de tensão. Com o circuito de disparo, obteve-se um trem de pulsos com tensão de 17 Vpp e frequência de 41,5 kHz para alimentar o transdutor receptor. Foi feita a caracterização dos sinais recebidos pelos transdutores RX, que apresentaram uma resposta em frequên cia com bom desempenho para o sinal de disparo, e a implementação de um circuito de recepção usando amplificadores de instrumentação para aumentar o valor de tensão do sinal na recepção de 0,2 Vpp para 1,6 Vpp na distância de testes ZL1. A partir disso, foi proposta uma topologia de amplificação com um ganho de 23,5 dB. Finalmente, a fim de se avaliar o desempenho do sistema desenvolvido numa aplicação real, foram realizados procedimentos de calibração e, posteriormente, a inspeção de alguns objetos por meio de ensaios não destrutivos com um array linear com quatro elementos transmissores e 4 elementos receptores, com espaçamento de 2,5 λ entre os transdutores. Os sinais adquiri dos foram processados por meio de algoritmos de focalização por abertura sintética, e os resultados foram utilizados para gerar imagens acústicas.