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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32176| Título: | Sistema ultrassônico para medição de velocidade de escoamento de fluidos por efeito Doppler |
| Título(s) alternativo(s): | Ultrasonic system by Doppler effect for fluid flow velocity measurement |
| Autor(es): | Rocha, Gelson |
| Orientador(es): | Coutinho, Fábio Rizental |
| Palavras-chave: | Ultrassom Efeito doppler Modulação em amplitude Ultrasonics Doppler effect Amplitude modulation |
| Data do documento: | 2-Dez-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | ROCHA, Gelson. Sistema ultrassônico para medição de velocidade de escoamento de fluidos por efeito Doppler. 2020. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020. |
| Resumo: | O presente trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema ultrassônico para medir a velocidade de escoamento de fluidos utilizando o efeito Doppler. O sistema transmite um sinal ultrassônico com frequência de 1 MHz através do fluido e recebe um sinal de eco, cuja frequência apresenta um desvio em relação a frequência transmitida, denominado desvio Doppler, que é proporcional a velocidade do escoamento. O sistema desenvolvido dispõe de um transdutor de ultrassom com duplo elemento, com frequência central de operação em 1 MHz, sendo um elemento destinado a transmissão e outro para a recepção dos sinais. A excitação do elemento transmissor é efetuada por um circuito que converte um sinal de referência, fornecido por um gerador de funções, de baixa amplitude em um sinal de amplitude elevada. Para garantir a máxima transferência de potência, um circuito de casamento de impedâncias LC é empregado entre o elemento transmissor e o circuito de excitação. Os sinais recebidos pelo elemento receptor são amplificados por um circuito amplificador que apresenta 40 dB de ganho, aproximadamente. O sinal amplificado é aplicado a um circuito demodulador AM, onde processos de mixagem e detecção de envoltória permitem que a componente de desvio Doppler seja recuperada. O sistema de medição desenvolvido foi submetido a uma série de testes para um escoamento em cilindro girante para 4 velocidades diferentes de rotação. Os resultados alcançados, diante do processamento digital do sinal de desvio Doppler, permitiram validar e analisar a acurácia do sistema, em comparação ao valor obtido através de um modelo teórico. Neste sentido, o sistema de medição desenvolvido apresentou erro relativo máximo de 3,37%, para uma rotação de 25 RPM. |
| Abstract: | The present work proposes the development of an ultrasonic system to measure the flow velocity of fiuids using the Doppler eflect. The system transmits an ultrasonic signal wilh a frequency of 1 MHz through the fluid and receives an echo signai. The frequency of which deviates from the transmitted frequency, called the Doppler shift, is proportional to the flow velocity. The developed system has a double element ultrasound transducer, with a central operating frequency of 1 MHz, one element intended for transmission and another for the reception of signals. The excitation of the transmitting element is made by a circuit that converts a reference signal, supplied by a function generator. of low amplitude to a high amplitude signal. To ensure maximum power transfer, an LC impedance matching circuit is employed between the transmitting element and the excitation circuit. The signals received by the receiving element are amplified by an amplifier circuit with approximately 40 dB of gain. The amplified signai is applied to an AM demodulator circuit, where mixing and envelope detection processes allow the Doppler shift component to be recovered. The developed measurement system was subjected to a series of tests for a flow in a rotating cylinder for 4 different speeds of rotation. The results achieved, given the digital processing of the Doppler shift signal, allowed to validate and analyze the accuracy of the system. in comparison to the value obtained through a theoretical model. In this sense, the measurement system developed showed a maximum relative error of 3.37%, for a rotation of 25 RPM. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32176 |
| Aparece nas coleções: | TD - Engenharia Eletrônica |
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