Utilização de dispositivos de onda acústica superficial (SAW) na indústria transportadora

Abstract

Os dispositivos de onda acústica superficial ou surface acoustic wave devices (SAW) têm uma aplicação generalizada na substituição de filtros convencionais nos circuitos elétricos há várias décadas. A sua aplicação como sensores é relativamente mais recente. Com efeito, mediante a utilização destes dispositivos, tudo o que afete a velocidade de propagação das ondas acústicas num sólido é suscetível de ser convertido num sinal elétrico, pelo que têm sido desenvolvidos sensores de onda acústica superficial, por exemplo, de temperatura, pressão, binário, aceleração, densidade mássica, humidade e muitas outras grandezas. Estes dispositivos podem também ser utilizados como sensores sem fios (transponders SAW) desde que a fonte de sinal que lhes é aplicada (e a deteção de um sinal de resposta) seja feita em radiofrequência (RF), mediante a utilização de uma antena adequada. Com efeito, podem ser interrogados por um sinal de RF ao qual o dispositivo responderá, se tiver um refletor adequado, com outro sinal de RF com um tempo de atraso ou frequência relacionados com a grandeza a detetar. Como é evidente, esta tecnologia envolve a utilização de uma unidade eletrónica de interrogação, exterior ao sensor propriamente dito. Como facilmente se depreende, esta tecnologia permite a medição de grandezas físicas em lugares dificilmente acessíveis, em peças em movimento, ou ainda em ambientes agressivos ou tóxicos, pelo que abre inúmeras possibilidadespara a indústria dos transportes. Com uma utilização inteligente de refletores, os SAW podem também ser utilizados como identificadores passivos, substituindo com vantagem dispositivos equivalentes que dependem de uma fonte de energia. Os SAW possuem neste momento algumas limitações, nomeadamente quanto à exatidão (1 %, no melhor dos casos) e ao alcance da comunicação por RF (3 a 4 metros, quando muito) que são de certo modo compensadas pelas caraterísticas únicas que acabamos de descrever. Para dar apenas três exemplos, a pressão no interior dos pneus dos automóveis é hoje rotineiramente medida (e transmitida para o painel dos instrumentos) utilizando SAW. Nos caminhos-de-ferro, os dispositivos SAW têm sido utilizados, por exemplo, na medição da temperatura dos freios e na identificação de carruagens. Neste artigo, descrevem-se possíveis aplicações desta tecnologia, entre as quais uma, desenvolvida pelos autores, para medição de binário em caixas de velocidades