Desenvolvimento de dispositivos para amplificação e pré-amplificação de sinais, para utilização em um sistema de comunicaçao por ultrassom através de paredes metálicas

Abstract

O recente crescimento do segmento de exploração e produção de petróleo e gás no Brasil impulsionou o desenvolvimento de dispositivos para o monitoramento das condições de operação de dutos. Atualmente são utilizados PIGs (Pipeline Inspection Gauges) inseridos na tubulação, cuja função pode variar desde limpeza até a medição de grandezas para avaliar, de forma off-line, a integridade dos dutos. Para avaliar as condições de operações de dutos, a utilização de técnicas convencionais de transmissão de dados entre transdutores instalados na parte externa e PIGs utilizando cabos é inviável devido à necessidade de perfuração da parede do duto. Tais procedimentos violam a integridade e podem provocar desastres ecológicos. Em contrapartida, a tecnologia de comunicação sem fio vem apresentando grande utilidade em diversas áreas da metrologia, devido à praticidade de instalação ou à necessidade de desacoplamento do sensor com a unidade de tratamento de sinais. Considerando que a maioria dos materiais de construção mecânica empregados na fabricação de tubos são metálicos, técnicas convencionais de transmissão de dados sem fio que utilizam radiofrequência apresentam limitações, devido à propriedade de blindagem eletromagnética dos materiais metálicos. Visando contornar os problemas provenientes da utilização de radiofrequência, no presente trabalho foram empregados transdutores piezoelétricos e transdutores acústicos eletromagnéticos, EMATs (do inglês, Electro Magnetic Acoustic Transducer), para geração de ultrassom em materiais metálicos. O objetivo foi desenvolver dispositivos para amplificação e pré-amplificação de sinais para uso em um sistema de comunicação dinâmica de dados por ultrassom através de paredes metálicas. Para a transmissão de sinais foi projetado e construído um módulo de amplificação capaz de fornecer tensão e corrente ao transdutor de emissão. A recepção contou com o desenvolvimento de quatro placas de pré-amplificação. A avaliação e a validação dos dispositivos desenvolvidos foram realizadas empregando diferentes combinações de transdutores EMATs e piezoelétricos para transmissão/recepção. Testes foram realizados, visando avaliar a eficiência das configurações, taxa de transferência (comunicação estática) e o número de pacotes recebidos (comunicação dinâmica).