Análise Sensorial de Compósito de Matriz Metálica Auto Sensível: Efeito da Direção de Polarização e Posicionamento dos Elétrodos

Abstract

A realidade atual dos sensores embutidos apresenta limitações quanto à sua integração estrutural, na garantia de recolha de dados sem utilização de fontes de alimentação externas e na fiabilidade e longevidade deste tipo de sensores, garantido uma monitorização prolongada e em tempo real. O Self-Sensing Material (SSM) procura resolver estas limitações, tratando-se de um compósito metálico sensível a cargas uniaxiais que, após polarizado sob a influência de um campo elétrico externo, fornece um sinal elétrico mensurável correspondente, graças à integração de partículas piezoelétricas de Titanato de Bário na sua matriz. A presente dissertação pretende avaliar a influência de certos parâmetros no comportamento sensorial do SSM através da utilização de provetes metálicos sensíveis, para determinar as orientações de polarização e disposições dos elétrodos de medição que concedem um sinal mais expressivo. Tracionando uniaxialmente os provetes, executaram-se ensaios com diferentes parâmetros, variando o deslocamento imposto e a frequência de solicitação. Os resultados confirmam: a produção de provetes sensíveis, síncronos entre a carga aplicada e a resposta produzida; sensibilidade superior para ensaios de 0,125 Hz de solicitação; sensibilidades superiores para provetes com orientações de polarização ao longo da espessura e para configurações de medição ao longo da largura; a não dependência da sensibilidade consoante o deslocamento imposto no ensaio;

The current reality of embedded sensors presents limitations in terms of their structural integration, in guaranteeing data collection without the use of external power supplies and in the reliability and longevity of this type of sensors, guaranteeing prolonged, real-time monitoring. The Self-Sensing Material (SSM) seeks to solve these limitations by being a metallic composite that, after being exposed to an external electric field, becomes sensitive to uniaxial loads and provides a corresponding measurable electric signal, all of this thanks to the integration of piezoelectric Barium Titanate particles in its matrix. This dissertation aims to evaluate the influence of certain parameters on the sensory behavior of SSM through the use of sensitive metallic specimens, to determine the polarization orientations and arrangements of the measuring electrodes that provide the most expressive signal. Uniaxial tests were carried out with different parameters, varying the imposed displacement and the frequency of application, varying the imposed displacement and the frequency of application. The results confirm: the production of sensitive specimens, synchronous between the load applied and the response produced; superior sensitivity for 0.125 Hz stress tests, higher sensitivity for specimens with polarization orientations along the thickness and for measurement configurations along the width; the independence of sensitivity regarding to the displacement imposed in the tests;