Circuito integrado de condicionamento de sinais para sensores wire-mesh aplicados a monitoramento de fluxos multifásicos
medição de impedância complexa, fluxo multifásico, sensores wire-mesh, circuitos integrados CMOS
Na indústria petroquímica, o controle e monitoramento acurado de fluxos de misturas compostas por óleo, gás e água (multifásicos) vem motivado o desenvolvimento de técnicas de investigação baseadas em geração de imagens tomográficas. Com o intuito de alcançar boa resolução temporal, a tecnologia de sensores do tipo wire-mesh vem sido desenvolvida na última década.
Esses sensores, que são inseridos dentro das tubulações, são constituídos por uma malha de eletrodos que realizam a medição de impedância complexa de fluidos. Apesar da caraterística intrusiva, imagens do fluxo multifásico são geradas sem o uso de algoritmos iterativos de reconstrução.
É proposto neste trabalho um circuito integrado (CI) para realizar o condicionamento de uma malha de sensores wire-mesh 4x4, aplicado à determinação da fração de fases em fluxos multifásicos. A integração reduziria o tamanho e consumo de energia dos circuitos de condicionamento, comparado às implementações dos sistemas existentes que utilizam componentes discretos.
O chip é composto dos seguintes blocos: um amplificador de transimpedância, que converte as correntes provenientes dos sensores em tensão; um demodulador síncrono a fase, que fornece sinais de tensão em fase e em quadratura que são funções das propriedades elétricas dos fluidos (permissividade e condutividade); e de conversores analógico-digital, que realizam a conversão dos sinais para o domínio digital.
O circuito integrado será projetado para ser fabricado utilizando a tecnologia CMOS padrão de 180 nm.