DESENVOLVIMENTO DE TRANSDUTOR BASEADO NA FASE DA MAGNETOIMPEDÂNCIA GIGANTE PARA MEDIÇÃO DE CAMPOS BIOMAGNÉTICOS

Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de um transdutor magnético baseado no efeito da Magnetoimpedância Gigante (GMI – Giant Magnetoimpedance), destinado à medição de campos biomagnéticos. A motivação deste trabalho advém da inexistência de um sistema de baixo custo capaz de medir satisfatoriamente campos biomagnéticos, operando à temperatura ambiente e em plena conformidade com os princípios biometrológicos. Por sua vez, a metodologia experimental empregada iniciou-se pela medição e minuciosa análise das características de módulo e fase de sensores GMI em função do campo magnético, verificando-se suas dependências em relação ao comprimento das amostras e ao nível CC e frequência da corrente de excitação. Também, investigou-se a histerese e a homogeneidade das amostras GMI. Em seguida, foram idealizados circuitos eletrônicos para condicionamento e leitura das amostras GMI, destacando-se a estrutura desenvolvida que possibilita a leitura gradiométrica e algumas configurações inovadoras que permitem tanto a amplificação da sensibilidade de fase dos sensores GMI quanto a homogeneização das características de fase. Os resultados obtidos para o melhor transdutor magnético GMI desenvolvido, o qual é baseado na fase da impedância, apresentou uma elevada sensibilidade (250 mV/nT), indicando ganhos superiores a 1500 vezes quando comparado a protótipos baseados no módulo e, consequentemente, possibilitando alcançar novos patamares de resolução. Como conclusão ressaltase o grande potencial do magnetômetro GMI desenvolvido, caracterizado por seu baixo custo e elevada sensibilidade, quanto a sua aplicabilidade na medição de campos magnéticos ultra-fracos e, em especial, de campos biomagnéticos. Assim, o presente desenvolvimento contribui para a difusão das técnicas diagnósticas baseadas na medição de campos biomagnéticos, no ambiente clínico-hospitalar.This M.Sc. dissertation aims at developing a magnetic field transducer based on the Giant Magnetoimpedance (GMI) effect to be applied on the measurement of biomagnetic fields. The motivation of this work stems from the lack of a low cost system capable of adequately measuring biomagnetic fields, operating at room temperature and in full conformity with the biometrological principles. On the other hand, the experimental methodology began by measuring and carefully analyzing the impedance magnitude and phase characteristics of GMI sensors as a function of the magnetic field, verifying their dependencies on the length of the samples and on the DC level and frequency of the excitation current. It was also investigated the hysteresis and the homogeneity of GMI samples. In turn, the electronic circuits for conditioning and reading of GMI samples were developed, highlighting the developed structure that enables a gradiometric reading and some innovative configurations that allow both the enhancement of the impedance phase sensitivity of GMI sensors and the homogenization of their impedance phase characteristics. The results obtained for the best GMI magnetic transducer developed, which is based on the impedance phase, showed a high sensitivity (250 mV/nT), indicating gains of more than 1500 times when compared to magnitude-based prototypes and, consequently, reaching much better resolution levels. In conclusion it is emphasized the great potential of the developed GMI magnetometer, characterized by its low cost and high sensitivity, as to its applicability in measuring ultra-weak magnetic fields and in particular biomagnetic fields. Thus, the present development contributes to the spread of diagnostic techniques based on the measurement of biomagnetic fields, in clinical and hospital environments