Projeto, desenvolvimento e implementação de uma ponte de Schering

Abstract

Esta dissertação de mestrado aborda o projeto, a análise e o desenvolvimento de uma ponte de Schering, implementada no laboratório do Grupo de Concepção e Análise de Dispositivos Eletromagnéticos (GRUCAD) do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica (DEEL) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Os estudos realizados foram destinados à caracterização de amostras capacitivas, em frequências abaixo de 1 kHz, resultando na determinação de valores de parâmetros como capacitância, coeficiente de dissipação e resistência, que definem o circuito elétrico equivalente do modelo representativo da amostra. A dissertação explora também os circuitos elétricos equivalentes de modelos da ponte de Schering, incluindo a consideração de elementos parasitas. Foram realizados estudos para identificar possíveis fontes de desvios nas medições e quantificar seus valores. Como resultado, a dissertação fornece ferramentas teóricas para auxiliar no projeto e na implementação de pontes de Schering para variadas aplicações. Realizou-se um estudo acerca da precisão de medições efetuadas com a ponte de Schering, comparando as margens de incertezas teóricas com os valores fornecidos pelo fabricante de uma ponte RLC comercial, disponível no laboratório. Apresentam-se análises dos resultados obtidos de caracterizações de amostras com a ponte de Schering implementada, comparando as medidas obtidas com valores adotados como referência, o que validou a eficácia do método de medição.

Abstract: This master?s thesis addresses the design, analysis, and development of a Schering bridge implemented in the laboratory of the Electromagnetic Devices Design and Analysis Group (GRUCAD) at the Department of Electrical and Electronics Engineering (DEEL) of the Federal University of Santa Catarina (UFSC). The conducted studies were aimed at characterizing capacitive samples at frequencies below 1 kHz, resulting in the determination of parameter values such as capacitance, dissipation factor, and resistance, which define the equivalent electrical circuit of the representative model of the sample. The thesis also explores equivalent electrical circuits of Schering bridge models, including the consideration of parasitic elements. Studies were carried out to identify possible sources of deviations in measurements and quantify their values. As a result, the thesis provides theoretical tools to assist in the design and implementation of Schering bridges for various applications. An investigation was conducted on the accuracy of measurements made with the Schering bridge, comparing theoretical uncertainties with values provided by the manufacturer of a commercial LCR bridge available in the laboratory. Analyses of the obtained results from characterizations of samples with the implemented Schering bridge are presented, comparing the measured values with reference values, which validated the effectiveness of the measurement method.