Respuesta de cuatro sensores piezoeléctricos para incidencia directa

A continuación se muestra la señal eléctrica en respuesta al pulso acústico generado por la absorción del pulso láser en el recubrimiento del sensor de 9 µm de espesor fabricado en el laboratorio. En la figura 7.1 (a) se exhibe la respuesta en voltaje versus el tiempo. En la gráfica se desplaza la señal de respuesta de cada sensor 0.3 µs para que éstas no se

91 sobrepongan y así poder visualizar la forma de cada señal. En la figura 7.1 (b) se muestra la amplitud de la transformada de Fourier normalizada versus la frecuencia.

a)

Figura 7.1 Señal eléctrica en respuesta al pulso fotoacústico generado por la absorción del pulso b) láser en el recubrimiento del sensor de 9 µm de espesor fabricado en el laboratorio. En a) se muestra la señal en voltaje versus el tiempo y en el b) se muestra la amplitud de la transformada de Fourier normalizada versus la frecuencia.

Se puede observar en la figura 7.1 (a) que las amplitudes máximas en la respuesta de los sensores difieren entre sí alrededor de 15% en voltaje. Esta variación en la amplitud del voltaje no es un problema mayor y posiblemente se deba a errores en la alineación (como se verá más adelante, los sensores tienen una respuesta altamente direccional) y a diferencias en el espesor de la capa protectora. El interés aquí es verificar la similitud de respuesta en frecuencia dentro del intervalo espectral de estudio (0.5 a 50 MHz). En la figura 7.1 (b) se observa que hay similitud de respuesta eléctrica obtenida entre los sensores.

En la figura 7.2 se muestra la respuesta de la señal eléctrica de 4 sensores de un espesor de 28µm fabricados en el laboratorio. Nuevamente, en la figura 7.2 (a) se muestra el voltaje generado en cada sensor versus el tiempo donde cada señal del sensor se desplaza en el tiempo en intervalos de 0.3 µs para mostrar la forma de cada una. En la figura 7.2 (b) se muestra la amplitud de la transformada de Fourier normalizada de la señal en el tiempo de cada uno de los sensores. Se observa que en espacio de frecuencias es notoria la diferencia

92 en respuesta de sólo uno de los sensores (sensor 1). Esto pudo deberse a un mal acoplamiento de los materiales en la construcción o a un problema en el acoplamiento con el cable.

a)

Figura 7.2 Señal eléctrica en respuesta al pulso acústico generado por la absorción del pulso láser b) en el recubrimiento del sensor de 28 µm de espesor fabricado en el laboratorio. En a) se muestra la señal en voltaje versus el tiempo y en el b) se muestra la transformada de Fourier normalizada del inciso a) como función de la frecuencia.

Se observa en la figura 7.2 (a) que estos sensores piezoeléctricos tienen una respuesta con una buena relación señal a ruido. Además, tres de los sensores muestran buena similitud en su respuesta a un pulso láser en incidencia directa.

En la figura 7.3 se muestra la respuesta de la señal eléctrica de 4 sensores para un espesor de 52µm. En la figura 7.3 (a) se muestra la señal eléctrica registrada por osciloscopio de los sensores piezoeléctricos mientras que en la figura 6.3 (b) se muestra la respuesta en amplitud de la transformada de Fourier normalizada versus frecuencia para cada uno de los sensores.

93 a)

Figura 7.3 Señal eléctrica en respuesta al pulso acústico generado por la absorción del pulso láser b) en el recubrimiento del sensor de 52 µm de espesor fabricado en el laboratorio. En a) se muestra la señal en voltaje versus el tiempo y en el b) se muestra la amplitud normalizada de la transformada de Fourier versus frecuencia con escala en MHz.

Se observa que el comportamiento de la respuesta en frecuencia de los cuatro sensores en la figura 7.3 (b) presenta un mínimo alrededor de 40 MHz. El modelo teórico presentado en el capítulo 3 predice un mínimo en 27 MHz para el PVDF de 52 μm de espesor. Aunque no coincide la posición de los mínimos de los datos experimentales con la predicha teóricamente, la mera presencia de estos mínimos sugiere la validez cualitativa del modelo teórico de la función de transferencia desarrollado en el capítulo 3. El corrimiento de los mínimos en el experimento comparado con la predicción teórica se puede deber a que el modelo teórico no considera la presencia de los electrodos en las superficies de PVDF ni el empaquetamiento de los sensores. En el siguiente caso, la presencia de un mínimo en la respuesta en frecuencia es más clara.

En la figura 7.4 (a) se muestra la respuesta en voltaje versus tiempo de 4 sensores para un espesor de 110µm y en la figura 7.4b se muestra la transformada de Fourier normalizada como función de la frecuencia de cada uno de los sensores.

94 a)

Figura 7.4 Señal eléctrica en respuesta al pulso acústico generado por la absorción del pulso láser b) en el recubrimiento del sensor de 110 µm de espesor fabricado en el laboratorio. En a) se muestra la señal en voltaje versus el tiempo y en el b) se muestra la amplitud normalizada de la transformada de Fourier versus la frecuencia en escala de MHz.

Nuevamente, se observa que el comportamiento de la respuesta en frecuencia de los cuatro sensores en la figura 7.4 (b) presentan un mínimo. En este caso los mínimos son mucho mas claros que en la figura 7.3 y se encuentra cerca de 20 MHz. El modelo teórico presentado en el capítulo 3 predice un mínimo a 13 MHz para la película de 110 μm de espesor. Nuevamente, aunque la localización del mínimo observada experimentalmente no coincide con la predicha teóricamente, la mera presencia de éste mínimo sugiere la validez cualitativa del modelo teórico de la función de transferencia. Se enfatiza que el modelo teórico no considera la presencia de los electrodos en las superficies de la lámina de PVDF, por lo que no se espera que la función de transferencia describa cuantitativamente la respuesta de los sensores.