sensor magnetoelástico - Encontro de Jovens Pesquisadores

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sensor magnetoelástico - Encontro de Jovens Pesquisadores
SENSOR MAGNETO-ELÁSTICO
DE ALTA SENSIBILIDADE
A. Souza 1,2,3, C. Tormes 1, F. P. Missell1,2
(1) Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, RS, Brasil
(2) CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
(3) PIBIC-CNPq – Bolsista de Iniciação Científica/Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, RS,
Brasil.
Introdução
f vs. L - Metglas 2826 - t=15μm
A utilização de sensores para detecção de variações de
propriedades físicas, reações químicas e microbiológicas de
forma instantânea, tem se tornado cada vez mais usual [1]. O
sensor magneto-elástico proposto pode ser acessado
remotamente.
Frequência (kHz)
10000
1000
100
10
Experimento
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Comprimento (cm)
O sensor é uma tira de liga amorfa Metglas 2826 MB3
com composição Fe40Ni40P14B6. [2] Sua frequência de
ressonância depende de seu comprimento L. Trabalhamos
com L = 30 mm, que fica dentro da faixa de trabalho dos
equipamentos atuais disponíveis. O corte foi feito à laser.
Para excitar o sensor, é utilizado um amplificador
sintonizado (lock-in) Modelo 830 da Stanford Research
Systems, como gerador de onde senoidal, alimentando uma
bobina de Helmholtz. Uma segunda bobina de Helmholtz é
alimentada por uma fonte DC. Uma terceira bobina, pick-up,
se encontra com orientação perpendicular às duas anteriores,
para desacoplamento do campo magnético das bobinas DC e
AC, não interferindo no sinal produzido pelo sensor.
O sensor é excitado pela bobina AC. A bobina DC é
utilizada para minimizar o campo desmagnetizante do sensor
magneto-elástico. A aquisições é por uma interface criada no
software LabView. O programa controla o lock-in para
realizar uma varredura de frequência dentre a faixa de
operação de 0 - 102kHz e gera um gráfico de amplitude vs.
frequência.
Curva de Bigot: variação da retração de secagem em função da água
de conformação.
Sistema de bobina de Helmholtz utilizadas para excitar o sensor.
Sensor magnetomagneto-elástico para análise de cerâmicos
O sistema cerâmico a ser estudado é um pó de óxido de
alumina (Al2O3), com tamanho médio de partícula (d50 = 0,3
µm) em três arranjos diferentes: floculado, disperso e
coagulado.
O conjunto bolo/fita será monitorado em ambiente com
temperatura e umidade controlados. O estudo analisará as
curvas de amplitude vs. frequência de ressonância f, para obter
a frequência vs tempo de secagem.
Gráfico de amplitude vs. Frequência, no instante da resposta de
ressonância do sensor ( ~ 72,4 kHz).
REFERENCIAS:
Conclusão
Foi construído um sistema de bobinas de Helmholtz para
medir a frequência de ressonância de sensores. As bobinas de
Helmholtz oferecem melhor acessibilidade e aplicabilidade.
(1) C. A. Grimes, S. C. Roy, S. Rani, Q. Cai “Theory, Instrumentation and
Applications of Magnetoelastic Resonance Sensors: A Review” Sensors 11
(2011) 2809-2844.
(2) J. D. Livingston, “Magnetomechanical properties of amorphous metals”,
Phys. Stat. Sol. A 70 (1982) 591-596.
Apoio CNPq, SCIT/RS e FAPERGS