Desenvolvimento de sensores termoacústicos

Alguns processos naturais e artificiais podem ser detectados e quantificados através da análise da interação de sua radiação característica com um meio controlado, como um volume de água. Muitas vezes a detecção direta de certos fenômenos pode se mostrar extremamente desafiadora ou até mesmo inviável por diversas razões. Às vezes o evento de interesse pode ser raro tendo um fluxo muito baixo para dispositivos com uma área reduzida de detecção (por exemplo raios cósmicos de alta energia) ou ainda o fenômeno pode ser muito rápido e/ou de grande intensidade, dificultando a construção de instrumentos com alta taxa de aquisição e resistentes ao evento (por exemplo a medição de pulsos lasers de grande potência e pequena duração). Com o objetivo de medir e detectar a radiação absorvida por um meio condensado a técnica termoacústica vem ganhando notoriedade e mais espaço nas mais diversas aplicações, da medicina à física de altas energias. Esta técnica mede indiretamente a quantidade de energia absorvida de um pulso de radiação através do sinal de pressão acústico gerado por conta da rápida variação do volume de material aquecido. Porém estes sinais acústicos costumam ser de baixa amplitude, tornando restritivo o acesso aos poucos sensores disponíveis no mercado e que geralmente são voltados para estudos de acústica submarina. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um sensor termoacústico onde foi dada atenção para as características de baixo ruído da eletrônica, para a robustez mecânica do sensor e o baixo custo de fabricação. Através do uso de um laser pulsado infravermelho foi possível avaliar a capacidade do sensor desenvolvido em detectar o sinal característico do fenômeno termoacústico. Talvez, o principal resultado deste trabalho foi a observação da inversão do sinal acústico quando a água estava abaixo e acima de 4°C, quando o coeficiente de variação volumétrica (beta) tem sinais opostos. Essa medida é a constatação que o sinal capturado é majoritariamente oriundo do efeito termoacústico.