Research on Biomedical Engineering
https://rbejournal.org/article/doi/10.4322/rbeb.2012.048
Research on Biomedical Engineering
Original Article

Validação de um sistema de calibração de transdutores de ultra-som por auto-reciprocidade

Validation of an ultrasound transducer self-reciprocity calibration system

Oliveira, Everande Gobira de; Alves, Carlos Henrique Figueiredo; Costa-Félix, Rodrigo Pereira Barretto da

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Resumo

No método de calibração por auto-reciprocidade, a sensibili dade do transdutor é determinada a partir do conhecimento de parâmetros elétricos de excitação do transdutor (tensão e corrente), além de outras grandezas presentes no parâmetro geral de reciprocidade para ondas planas J P. O objetivo deste trabalho é validar um sistema de calibração por auto-recipro cidade, conforme a norma IEC 60866:1987. A validação foi realizada utilizando-se um padrão de referência calibrado no National Physical Laboratory (NPL) em conjunto com transdu tores com freqüência central de 1,0 MHz e 2,25 MHz. Para a validação do sistema de calibração, a tensão de alimentação aplicada aos transdutores foi variada de 1 a 10 V, medidos pico a pico, na faixa de 0,80 a 1,32 MHz para o transdutor de 1,0 MHz e na faixa de 1,5 a 3,0 MHz para o transdutor de 2,25 MHz. Foram considerados válidos os pontos em freqü ência cujos resultados da calibração tiveram incerteza devido à linearidade máxima menor do que 10% e incerteza combi nada menor do que 9%. O sistema foi validado na faixa de 1,04 a 1,32 MHz (com base nos resultados do transdutor de 1,0 MHz) e na faixa 1,55 a 2,90 MHz (utilizando-se o transdu tor de 2,25 MHz). Nas freqüências próximas à freqüência de ressonância, a incerteza combinada típica do transdutor de 1,0 MHz foi de cerca de 5%, e a do transdutor de 2,25 MHz em torno de 8%. A faixa reduzida do primeiro transdutor deu-se por restrições do sistema experimental utilizado, particular mente pelos dados de calibração do padrão de referência uti lizado. O sistema se mostrou adequado e os resultados foram considerados dentro do padrão esperado.

Palavras-chave

Metrologia, Ultra-som, Calibração, Trans dutor, Hidrofone.

Abstract

According to the self-reciprocity calibration method, ultrasonic transducer sensitivity is depicted from the knowledge of electrical parameters of excitation (voltage and electric current), as well as other quantities expressed in the general reciprocity parameters for plane waves J P. This work goal is to validate a self-reciprocity calibration system, as disclosed in IEC 60866:1987 standard. The validation was performed with the aid of a standard reference cali brated at the National Physical Laboratory (NPL) and transducers with 1.0 and 2.25 MHz central frequency. To validate the system, driven voltage varied from 1 to 10 V, measured peak to peak, in frequency range from 0.8 to 1.32 MHz for 1.0 MHz transducer and from 1.5 to 3.0 MHz for the 2.25 MHz. Frequency points were considered validated if maximum linearity was less than 10% and combined uncertainty less than 9%. The system was validated in the frequency range between 1.04 to 1.32 MHz (based on 1.0 MHz transducer results), and from 1.55 to 2.90 MHz (using the 2.25 MHz transducer). At frequencies points close to resonance, typical combined uncertainty was about 5% for the 1.0 MHz transducer, and 8% for the 2.25 MHz transducer. The re duced range of the first transducer was due to experimental system restrictions, particularly because of reference standard calibration data. The system was considered satisfactory to be used and results found were accordingly to expected behaviour.

Keywords

Metrology, Calibration, Ultrasound, Transducers, Hydrophones.
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