JoseFranciscoMirasDomenegueti ME Corrigida

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Pessoal! Ano começando! Segue todas as apostilas Poliedro Turma ITA! Detonem!"É um erro confundir o desejar com o querer. O desejo mede obstáculos; a vontade vence-os." - Alexandre Herculano

Transcript of JoseFranciscoMirasDomenegueti ME Corrigida

  • UNIVERSIDADE DE SO PAULO

    INSTITUTO DE FSICA DE SO CARLOS

    JOS FRANCISCO MIRAS DOMENEGUETI

    Sensor de umidade e vcuo baseado na reflexo interna

    So Carlos

    2014

  • JOS FRANCISCO MIRAS DOMENEGUETI

    Sensor de umidade e vcuo baseado na reflexo interna

    Dissertao apresentada ao

    Programa de Ps-Graduao em

    Fsica do Instituto de Fsica de So

    Carlos da Universidade de So

    Paulo, para a obteno do ttulo de

    Mestre em Cincias.

    rea de Concentrao: Fsica

    Bsica

    Orientador: Prof. Dr. Srgio Carlos

    Zlio

    Verso Corrigida

    (Verso original disponvel na Unidade que aloja o Programa)

    So Carlos

    2014

  • AUTORIZO A REPRODUO E DIVULGAO TOTAL OU PARCIAL DESTETRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRNICO PARAFINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

    Ficha catalogrfica elaborada pelo Servio de Biblioteca e Informao do IFSC, com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

    Domenegueti, Jos Francisco Miras Sensor de umidade e vcuo baseado na reflexointerna / Jos Francisco Miras Domenegueti;orientador Sergio Carlos Zilio - verso corrigida --So Carlos, 2014. 88 p.

    Dissertao (Mestrado - Programa de Ps-Graduao emFsica Bsica) -- Instituto de Fsica de So Carlos,Universidade de So Paulo, 2014.

    1. Refratmetro. 2. Sensor de umidade relativa. 3.Medidor de vcuo. I. Zilio, Sergio Carlos, orient.II. Ttulo.

  • Aos meus pais Jos Eurpedes e Maria Francisca, por tudo.

  • AGRADECIMENTOS

    Em primeiro lugar gostaria de agradecer a Deus (ou Al, Jav, Jeov, Odin, Zeus, etc...

    seja qual o nome que do pra Ele), pois somente uma existncia mstica poderia ter me

    ajudado em vrios momentos realmente complicados pelos quais passei nos ltimos anos.

    Tem que ser por algum milagre mesmo!

    Agradeo a CAPES, FAPESP e CNPq pelo apoio financeiro.

    Agradeo a minha famlia, sem dvida alguma a coisa mais importante na minha vida.

    O meu porto seguro pra onde posso retornar sempre nas horas mais complicadas. No h

    maneiras de transcrever em palavras o quanto sou grato aos meus pais Jos Eurpedes e Maria

    Francisca por tudo o que fizeram, e ainda tm feito por mim. Acredito que jamais terei

    condies de retribuir todo o carinho recebido, alm dos sacrifcios realizados para que eu

    pudesse chegar at aqui. Agradeo a minha irm Liliane, por todo o apoio ao longo desses

    anos. Eu tenho que agradecer at quela praga do Joo Paulo, apesar das discusses e brigas

    de irmos tenho certeza que nos entendemos relativamente bem (no da maneira usual, mas

    ainda assim nos entendemos).

    Agradeo aos tios e primos que de alguma forma me ajudaram nesses anos fora de

    casa. Em especial ao meu padrinho Nivaldo que um segundo pai para mim.

    Aos meus amigos de Franca, dos quais me distanciei para poder estudar e que se

    mostraram incrveis por permanecerem ao meu lado at hoje apesar da minha ausncia. So

    eles: Amanda, Marcos Vinicius, Rafael (Frano), Murilo, Mateus (Tir), Cairo, Luciene,

    Vangelis, Marcelo (presepa!), Vanessa, Geovanni, Hermes (Japo), Daniel Laporte, Rafael

    Laporte, Rafael (Arantes), Tarcsio, Vinicius (no vou revelar o apelido hehheeh), Elvis, Elton

    e Jonathan.

    Quando terminei minha primeira graduao, somente consegui realizar o sonho de

    ingressar no curso de fsica por causa da ajuda de quatro pessoas muito especiais, as quais tive

    a honra de conhecer e no poderia deixar de expressar minha gratido a elas. Carlinhos,

    Fabinho, Cidinha e Negrinho, muito obrigado por terem confiado em mim!

    Sou muito grato aos amigos de So Carlos, que conheci por causa dos estudos e

    sempre contriburam para meu crescimento pessoal e profissional: Lincoln, Gilberto, Uilson,

    Iber, Lucas, Henry, Fernando (Pi), Fernando (de Chico), Flvio, Huyra, Tiago Rafael

    (Grilo), Pedro, Hugo, Hudson, Mariana, Willian, Caio, Everton, Kleber, Rafael (Tahzib). Ao

  • pessoal do grupo de fotnica: Leonardo (Tch), Marcos (Marco), Andr, Daniel, Lino,

    Otuka, Gustavo, Nathlia, Emerson, Anderson, Tiago e Renato.

    Meus agradecimentos minha segunda famlia: Jessica (Velma), Epson, Luiz

    Henrique, Cleverson, Millena, Artur, Jssica (Benzo), Mateus, Carolina e Diogo.

    Sou grato aos meu professores de graduao e ps-graduao, em particular aos

    professores Clber Mendona, Leonardo Maia e Lidrio Ioriatti pelas incontveis vezes que

    interromperam sua rotina de trabalho para conversarem comigo sobre os mais variados

    assuntos, inclusive dvidas e questionamentos pessoais.

    Agradeo ao meu orientador, o professor Srgio Carlos Zilio, com quem tenho a honra

    de trabalhar desde o meu segundo ano de graduao. Sempre foi (muito) paciente com minhas

    dificuldades e dedicado a esclarecer todas as minhas dvidas, me ajudando at mesmo em

    questes pessoais.

    E por fim, mas de forma alguma menos importante, agradeo a minha namorada

    Anita. Ela uma pessoa maravilhosa que tive a grande sorte de conhecer e poder compartilhar

    momentos muito intensos e reais ao seu lado durante alguns dos anos mais importantes de

    minha vida! Espero que ela continue paciente ao longo do restante do caminho, pois, a nossa

    jornada ainda vai longe (eu espero)!!!

  • "Apenas quando somos instrudos pela realidade que podemos mud-la".

    Bertolt Brecht

  • RESUMO

    DOMENEGUETI, J. F. M. Sensor de umidade e presso baseado na reflexo interna.

    2014. 88 p. Dissertao (Mestrado em Cincias) Instituto de Fsica de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2014.

    No presente trabalho propomos a utilizao de uma tcnica refratomtrica baseada na

    determinao do ngulo crtico para o desenvolvimento de um sensor de umidade relativa e,

    no mesmo escopo de aplicao, um medidor de vcuo primrio. A tcnica proposta tira

    vantagem da diferena de fase adquirida pelas componentes paralela e perpendicular de um

    feixe luminoso, linearmente polarizado, passando por reflexo interna, para produzir um

    mnimo de intensidade, facilmente detectvel no perfil refletido correspondendo posio do

    ngulo crtico. Desenvolvemos um estudo acerca dos principais aspectos tericos envolvidos

    no fenmeno da reflexo total interna, onde realizamos algumas simulaes buscando avaliar

    as variaes da posio angular do ngulo crtico a partir de alteraes no ndice de refrao.

    A montagem bsica utilizada nos experimentos consiste de um laser de HeNe sintonizvel,

    um polarizador, um prisma semicilndrico de ndice de refrao conhecido fabricado em vidro

    tipo flint, um analisador, um CCD linear e de um computador, onde as informaes coletadas

    pelo CCD foram tratadas por meio de um programa de aquisio de dados desenvolvido na

    plataforma LabVIEWTM

    . O programa empregado permite o acompanhamento das variaes

    do perfil refletido da base do prisma ponto a ponto, ou seja, possvel acompanhar toda a

    dinmica de evoluo do ndice de refrao da amostra analisada em tempo real. Para

    confirmao da efetividade da tcnica, realizamos medidas da variao do ndice de refrao

    de amostras gasosas em funo da umidade relativa e da presso. O sistema demonstrou

    sensibilidade suficiente para acompanhar mudanas da ordem de em unidades do ndice

    de refrao.

    Palavras-chave: Refratmetro. Sensor de umidade relativa. Medidor de vcuo.

  • ABSTRACT

    DOMENEGUETI, J. F. M. Humidity and pressure sensor based on the internal reflection.

    2014. 88 p. Dissertao (Mestrado em Cincias) Instituto de Fsica de So Carlos, Universidade de So Paulo, So Carlos, 2014.

    In the present work we propose the use of a refractometric technique based on the

    determination of the critical angle for the development of a relative humidity sensor and, in

    the same application scope, a primary vacuum gauge. The proposed technique takes

    advantage of the phase difference acquired by the parallel and perpendicular components of a,

    linearly polarized, light beam undergoing internal reflection, to produce an easily detectable

    intensity minimum in the reflected profile corresponding to the position of the critical angle.

    We develop a study about the main theoretical aspects involved in the total internal reflection

    phenomenon, where we perform some simulations aiming to evaluate the variations of the

    critical angle angular position from changes on the refractive index. The basic set up used in

    the experiments consist of a HeNe tunable laser, a polarizer, a semi-cylindrical prism with

    known refractive index made of flint glass type, a analyzer, a linear CCD and a computer,

    where the information collected by de CCD were treated by means of a data acquisition

    program developed on the LabVIEWTM

    platform. The used program allows the point-by-point

    monitoring of the changes of the profile reflected from the prism base, in other words, one can

    monitor all the evolution dynamics of the refractive index of the analyzed sample in real time.

    To confirm the effectiveness of the technique, we perform measurements of changes of the

    refractive index of gaseous samples as function of the relative humidity and the pressure. The

    system has shown enough sensitivity to track changes of the order of in units of the

    index of refraction.

    Keywords: Refractometer. Relative humidity sensor. Vacuum gauge.

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 2.1 - Mtodo do ngulo de desvio mnimo. .................................................................. 24

    Figura 2.2 - Co