Desenvolvimento de um Sistema para a Medição do Efeito Piezoelétrico

Abstract

Foi desenvolvido um sistema para a medição do efeito piezoelétrico que se baseia numa téc-nica de interferometria ótica que mede a diferença de fase, originada pelo efeito piezoelétrico inverso, entre dois ramos de um interferómetro de Michelson. O sistema foi calibrado medindo-se, de duas formas distintas, o coeficiente piezoelétrico 𝑑33 de dois cristais comerciais de titanato zirconato de chumbo, abreviado como PZT, classificados como duros. O método de medição manual consiste na aplicação duma alta tensão ao cristal, de forma gradual, e verificar quanto é que o cristal expande através da observação do deslocamento das franjas de interferência. O método de medição automático consiste em, por um lado, aplicar uma tensão baixa ao cristal à frequência de 2,5 kHz através de um amplificador lock-in, medir o sinal piezoelétrico a essa mesma frequência, ao mesmo tempo que se faz deslocar as franjas de interferência a uma frequência muito baixa. O valor obtido experimental-mente para um dos cristais foi de (160 ± 20) ×10−12 m/V pelo método manual e de (164 ± 2) ×10−12 m/V pelo método automático e o para o outro cristal foi de (170 ± 10) ×10−12 m/V pelo método manual e de (148 ± 6) ×10−12 m/V pelo método automático. Estes valores encontram-se dentro do intervalo do valor esperado, 155 ×10−12 m/V e por isso, validam o sistema desenvolvido no que diz respeito à medição do efeito piezoelétrico. A bancada ótica revelou também estabilidade suficiente no que diz respeito ao ruído ambiente. Este sistema será no futuro utilizado para a medição de coeficientes piezoelétricos em filmes finos poliméricos.