Desenvolvimento e caracterização de um sistema de ultrassom pulso-eco microcontrolado

dc.contributor.advisor1Vieira, Sílvio Leão
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1254102050392862
dc.contributor.referee1Vieira, Sílvio Leão
dc.contributor.referee2Gonçalves, Cristhiane
dc.contributor.referee3Abegão, Luis Miguel Gomes
dc.creatorFranco, Ryver Rafael Moreira
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4148754599991337
dc.date.accessioned2025-10-17T11:52:34Z
dc.date.available2025-10-17T11:52:34Z
dc.date.issued2025-09-12
dc.description.abstractUltrasonic pulser/receiver devices are widely used in non-destructive tests (NDT), non-destructive evaluation (NDE), and characterization of tissue-mimicking materials. However, its high cost and dependence on foreign technologies limit its accessibility. This work presents the development and characterization of an ultrasound pulser/receiver system based on pulse-echo operating mode, which presents a simplified architecture, low relative cost, and portability. We project the system to analyze liquids, biomaterials, materials that mimic tissues, and metals. We achieved this through unipolar pulses with adjustable durations of up to 23.00 ns, amplitudes of up to -100 V, and a configurable pulse repetition frequency ranging from 100 Hz to 4 kHz. It allows us to select 1 to 3 pulses per period. A friendly interface, displayed on a 16×2 LCD screen, facilitates signal parameterization. Using a microcontroller eliminates the need for complex peripheral circuits, reducing costs and energy consumption. Experimental tests validated system performance, demonstrating equivalence to commercial reference devices. The validation included the estimation of the pure water sound speed at 22.18◦C, yielding 1499.98 ± 0.02 m/s, with an error of only 0.25% compared to the theoretical value provided by the Marczak’s model. The project’s versatility enables its adaptation to analyze other materials, offering a viable national alternative to imported equipment and opening up new possibilities for academic and industrial applications.eng
dc.description.resumoOs dispositivos de gerador/receptor ultrassônicos são amplamente utilizados em testes não destrutivos (NDT), avaliação não destrutiva (NDE) e caracterização de materiais que imitam tecidos. No entanto, seu alto custo e dependência de tecnologias estrangeiras limitam sua acessibilidade. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a caracterização de um sistema gerador/receptor de ultrassom baseado no modo de operação pulso-eco, o qual apresenta uma arquitetura simplificada, baixo custo relativo e portabilidade. Projetamos o sistema para analisar líquidos, biomateriais, materiais que imitam tecidos, e metais. Isso, por meio pulsos unipolares com durações ajustáveis de até 23,00 ns, amplitudes de até -100 V e uma frequência de repetição de pulso configurável entre 100 Hz e 4 kHz. Ele nos permite selecionar 1 a 3 pulsos por período. Uma interface amigável por meio de uma tela LCD 16×02 facilita a parametrização do sinal. Enquanto o uso de um microcontrolador elimina a necessidade de circuitos periféricos complexos, reduzindo os custos e o consumo de energia. Testes experimentais validaram o desempenho do sistema, demonstrando equivalência a dispositivos de referência comercial. A validação incluiu a estimativa da velocidade de som na água pura a 22,18◦C, produzindo (1499,98 ± 0,02) m/s, com um erro de apenas 0,25% em comparação com o valor fornecido pelo modelo teórico de Marczak. A versatilidade do projeto permite sua adaptação para análise de outros materiais, oferecendo uma alternativa nacional viável ao equipamento importado e abrindo novas possibilidades para aplicações acadêmicas e industriais.
dc.identifier.citationFRANCO, RYVER. R. M. Desenvolvimento e caracterização de um sistema de ultrassom pulso-eco microcontrolado. 2025. 89 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - da Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14799
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Elétrica e da Computação (EMC)
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectGerador/Receptor Ultrassônicopor
dc.subjectMicrocontrolador Programávelpor
dc.subjectLinguagem Assemblypor
dc.subjectEnsaios não-Destrutivospor
dc.subjectUltrasonic Pulser/Receivereng
dc.subjectProgrammable Microcontrollereng
dc.subjectAssembly Languageeng
dc.subjectNon-Destructive Testingeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
dc.titleDesenvolvimento e caracterização de um sistema de ultrassom pulso-eco microcontrolado
dc.title.alternativeDevelopment and characterization of a microcontrolled pulse-echo ultrasound systemeng
dc.typeDissertação

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