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Correio Popular

Luz realiza medição de vibrações

Publicado em 29 maio 2009

Agência Fapesp

Um grupo de pesquisadores do Laboratório de Óptica do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW), da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), desenvolveu um novo método para a medição de vibrações mecânicas que poderá ser utilizado pela indústria, sobretudo a automobilística e a aeronáutica.

A técnica, segundo o coordenador do estudo, Jaime Frejlich, pesquisador no laboratório e professor do Departamento de Física da Matéria Condensada do IFGW, “utiliza o efeito da força eletromotriz gerada pela luz de um laser sobre um material fotorrefrativo”, sendo constituída basicamente de um laser para fazer “contato remoto” com o alvo a se medir, um cristal fotorrefrativo que funciona como sensor e outros componentes eletrônicos.

Sem precisar utilizar qualquer tipo de contato físico, o novo método funciona pela emissão de um feixe de laser que atinge a peça analisada, que em seguida devolve a luz sobre o cristal fotorrefrativo, gerando um sinal elétrico utilizado para determinar a frequência da vibração.

“Os cristais fotorrefrativos são fotocondutores e eletro-ópticos. Por serem fotocondutores eles conduzem eletricidade sob a ação da luz e, por serem eletro-ópticos, sob a ação de um campo elétrico eles mudam o índice de refração”, disse Frejlich à Agência Fapesp.

Para o caso específico do novo método desenvolvido, foi utilizada apenas a propriedade fotocondutora do cristal, que emprega a luz laser para provocar o movimento de cargas elétricas no interior do material.

“Ao jogar um feixe de luz sobre o objeto analisado, ele reflete uma luz de aspecto granulado, conhecida como speckle, que ilumina o cristal fotorrefrativo. O movimento do objeto produz o movimento do speckle sobre o cristal, que gera cargas elétricas que se movem sincronicamente com o padrão de luz e, em decorrência disso, se gera um sinal elétrico alternado que serve de base para o cálculo da amplitude de oscilação do objeto”, explicou.

“Em resumo, o cristal recebe a luz refletida pelo objeto. Se for opaco, por exemplo, é preciso pintá-lo com uma tinta retrorrefletiva. Mas, normalmente, a maior parte das superfícies, sobretudo as metálicas, reflete muito bem o raio laser”, afirmou.

Segundo Frejlich, o instrumento é muito simples, mas a interpretação e o processamento dos sinais elétricos são bastante complexos, e por isso foi necessário desenvolver um modelo teórico próprio, que teve seus modelos matemáticos aperfeiçoados no Laboratório de Óptica do IFGW e cuja descrição está no artigo Photo-electromotive-force from volume speckle pattern vibration with large amplitude, publicado em 2008 no Journal of Applied Physics.

Os experimentos de validação em laboratório foram aprovados e comprovaram a eficácia da técnica. “Agora, estamos tentando definir qual é o melhor tipo de cristal fotorrefrativo, o melhor comprimento de onda, o melhor laser e a melhor técnica de processamento de dados para, em uma fase posterior do estudo, desenvolver um instrumento prático de interesse tecnológico para medição de vibrações”, disse.

O método foi desenvolvido como um dos desdobramentos do trabalho de doutoramento de Tatiane Oliveira dos Santos, com bolsa da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), intitulado Novos materiais fotorrefrativos: propriedades ópticas e elétricas. O estudo é ainda um dos resultados do projeto temático Materiais fotossensíveis, também apoiado pela Fapesp e coordenado pelo professor Frejlich.