Demodulação digital usando sinais em quadratura e controle de fase óptica aplicada a um vibrômetro baseado em um interferômetro de Michelson modificado

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Gálvez Límaco, Ángel Manuel
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Interferometria óptica; Medição de deslocamentos nanométricos; Demodulação digital da variação da fase óptica; Atuadores piezoelétricos; Realimentação; Optical interferometry; Nanometric displacement measurement; Digital optical phase shift demodulation; Piezoelectric actuators; Closed-loop
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/192101

Nesta dissertação de mestrado é apresentado um vibrômetro para a medição de deslocamentos nanométricos. O vibrômetro proposto está baseado em um interferômetro de Michelson modificado, homódino e em malha fechada. A demodulação em tempo real é executada inteiramente em modo digital, utilizando uma plataforma embarcada que realiza a aquisição de dados, processamento dos sinais, controle PI (proporcional-integral) e a geração dos sinais que acionam o modulador de fase óptica (baseado em uma célula Pockels) e o atuador piezoelétrico sob estudo. Dois sinais em quadratura de fase são obtidos a partir de um único sinal interferométrico utilizando uma tensão de modulação principal e, em seguida, a conhecida técnica de multiplicação cruzada é aplicada para calcular a variação da fase óptica de interesse. A condição de quadratura é atingida pelo próprio controlador PI por meio da análise da figura de Lissajous dos sinais fora de fase. O novo vibrômetro óptico é capaz de medir deslocamentos nanométricos, e é simples, barato, exato, imune ao desvanecimento e auto-consistente. O controlador PI é robusto, uma vez que o método de demodulação é capaz de trabalhar com elevado ruído eletrônico, variações indesejáveis no ganho do amplificador e na tensão de meia-onda da célula Pockels com a temperatura e outras perturbações externas. O novo sistema foi utilizado para determinar a magnitude da resposta em frequência de dois protótipos de atuadores piezoelétricos flextensionais multiatuados. As medições foram feitas na faixa de frequências entre 500 Hz e 15 kHz, e os resultados concordaram com os obtidos pelo método de coincidência de sinais descrito em ISO 6063-41 usado em calibração primária de vibrômetros.