Modelagem numérica, construção e caracterização de um sensor fotoacústico diferencial para detecção de metano em níveis de traços

Resumo

Devido à complexidade do design e da fabricação, os sensores fotoacústicos diferenciais, sãofrequentemente importados de institutos de pesquisa no exterior. Este cenário, aliado as importantesaplicações desses sensores, justifica a proposta deste trabalho que consistiu em simular, construir eavaliar a performance deste dispositivo em território nacional. Neste sentido, um sensor fotoacústicodiferencial foi inicialmente simulado, utilizando o Método de Elementos Finitos (MEF) e,posteriormente, construído utilizando usinagem de precisão por uma empresa especializada. Por fim,uma avaliação do desempenho do sensor na detecção de metano CH4 foi realizada. Foram obtidosresultados experimentais condizentes com as simulações realizadas, validando a metodologia demodelagem utilizada. Além disso, os resultados mostraram que o sensor possui sensibilidade de 1,07 ±0,02 μV/ppmV, precisão de ± 0,160 ppmV e um limite de detecção de 358 ppbV. Tais resultadosviabilizam a utilização do sensor em estudos de emissões de CH4 em baixas concentrações.