[en] ANALYSIS AND APPLICATION OF POINT SCANNING AND FULL-FIELD OPTICAL TECHNIQUES IN VIBRATION DETECTION

[pt] ANÁLISE E APLICAÇÃO DE TÉCNICAS ÓPTICAS DE MAPEAMENTO PONTUAL E CAMPO PLENO NA DETECÇÃO DE VIBRAÇÃO

[pt] CAROLINA MOREIRA GOLONI MARQUES

[pt] INTERFEROMETRIA

[pt] VIBROMETRIA

[pt] LOFI

[pt] IMAGEAMENTO FOTOACUSTICO

[en] INTERFEROMETRY

[en] VIBROMETRY

[en] LOFI

[en] PHOTOACOUSTIC IMAGING

[pt] A maioria dos métodos de avaliação de ondas vibratórias é realizada através do contato entre o sensor e o objeto a ser analisado. Esse requisito de contato impõe algumas limitações de quais objetos podem ser avaliados, como por exemplo, o tamanho do mesmo. Uma técnica que expandiu a capacidade de medição se comparado aos sensores tradicionais de vibração é a vibrometria laser doppler. Ela possibilita medições não intrusivas com alta resolução espacial e tempo de teste reduzido. Dentre as várias aplicações que se beneficiam das aquisições com o vibrômetro laser doppler, o imageamento fotoacústico se encontra no centro do objetivo deste trabalho. O imageamento fotoacústico é uma tecnologia emergente que supera o alto espalhamento óptico em amostras biológicas utilizando o efeito fotoacústico. Ele combina aspectos de imageamento óptico e ultrassom e, consequentemente, algumas de suas vantagens: imagear certos componentes biológicos em profundidades de alguns centímetros e com alto contraste. A técnica mais direta de obter imagens em um sistema fotoacústico é a excitação pontual da amostra e a detecção por varredura. O foco deste trabalho é analisar e implementar uma técnica óptica para detecção das vibrações ultrassonoras em um sistema fotoacústico. Foram avaliados diferentes sistemas interferométricos experimentais, tanto por mapeamento pontual quanto por campo pleno. O princípio da interferometria e a teoria das medições quantitativas são apresentados para explicar as técnicas experimentais utilizadas para aquisição das ondas vibratórias. Igualmente, a técnica de processamento do sinal vibratório é discutida. Dentre as técnicas testadas experimentalmente, duas foram implementadas, analisadas e discutidas em detalhe e seus resultados foram apresentados e comparados entre si. A primeira técnica discutida é o Laser Optical Feedback Imaging (LOFI), um interferômetro heteródino que utiliza a dinâmica do laser e a sua grande sensibilidade ao fenômeno de reinjeção óptica para realizar medições de alta precisão do sinal retroespalhado da amostra. Essa técnica realiza suas aquisições ponto a ponto, através do do escaneamento do feixe do laser na superfície da amostra. Esse modo de aquisição possui um tempo de teste e processamento elevado, mas com alta resolução espacial e com a possibilidade de medir a região transitória. A segunda técnica utilizada para a aquisição de medidas de vibrações ultrassonoras é o estroboscópio Mach-Zehnder, um interferômetro de campo pleno que possibilita a aquisição do padrão de speckle de toda a região de interesse da amostra com baixo tempo de aquisição e processamento. Dessa forma, essa técnica tem um grande potencial para aplicações em tempo real. Os resultados experimentais de ambos os sistemas são apresentados e discutidos em detalhe. Um transdutor piezoelétrico é utilizado para as medições com os dois sistemas, com as mesmas características de teste. Adicionalmente, são apresentados os resultados com a técnica LOFI quando o ganho não-linear é compensado. Esse tipo de teste não é possível no sistema estroboscópico Mach-Zehnder campo pleno, considerando que apenas o LOFI é capaz de realizar medidas transitórias. Para concluir o trabalho, são discutidos e comparados os principais parâmetros para as técnicas testadas: ruído, potência do laser, resolução espacial, resolução temporal, e tempo de aquisição.

[en] Photoacoustic imaging combines aspects of optical and ultrasound imaging and, consequently, combines some of their particular advantages: imaging of specific tissue components in a depth up to several centimeters becomes possible with a high image contrast. The most straightforward strategy to produce photoacoustic images is point-wise excitation and detection in a scanning mode. The main focus of this work is to analyze and implement optical techniques to detect ultrasound vibrations in a photoacoustic system. We evaluate different interferometric systems, both point scanning and full field. Two techniques that were implemented and further discussed are the Laser Optical Feedback Imaging (LOFI), which is a sensitive, point scanning, heterodyne interferometer that uses the dynamics of the laser, and a full field, stroboscopic Mach-Zehnder to acquire ultrasound vibration measurements.We discuss the results from each system and its advantages with the intended application.

GUILHERME PENELLO TEMPORAO

OLIVIER JACQUIN

ERIC LACOT

GIANCARLO VILELA DE FARIA

GUILHERME PENELLO TEMPORAO

ROGERIO PASSY

IAKYRA BORRAKUENS COUCEIRO

ANDREW HENRY CORDES

JEAN PIERRE VON DER WEID

2019-02-18

2016-11-29

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=36936@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=36936@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.36936