Orientador: José Maria Campos dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T18:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_ElsonCesar_D.pdf: 11465202 bytes, checksum: 1ad71136d449760c1a551cda489beaca (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho, estudam-se fenômenos de propagação de ondas acústicas em cavidades unidimensionais e bidimensionais e se propõe uma metodologia para a análise do comportamento acústico com o objetivo de identificar a propagação de onda nessas estruturas em médias e altas frequências. Para isso se utilizou os métodos originados da Análise de Fluxo de Energia (EFA) que têm como variáveis primárias a densidade de energia e fluxo de energia. Duas formulações foram usadas para resolver as equações diferenciais de energia aproximada derivada do EFA: o Método dos Elementos Finitos de Energia (EFEM) e o Método do Elemento Espectral de Energia (ESEM). O Método do Elemento Espectral (SEM) foi outra formulação estudada para resolver as equações diferenciais de propagações de ondas em cavidades acústicas unidimensionais, bem como para validar a metodologia proposta. Diferentes tipos de cavidades acústicas unidimensionais foram investigadas e implementas tais como: guia de onda simples, guia de onda com descontinuidade geométrica e guia de onda com descontinuidade das propriedades médias. Para isso, desenvolveu-se relações de acoplamento que descrevem essas descontinuidades acústicas. Um exemplo simulado envolvendo uma cavidade acústica retangular fechada é analisado com ESEM e os resultados são comparados com aqueles obtidos pelo EFA, EFEM e a Solução Analítica Acústica (SAA) da equação forçada de Helmholtz para cavidades retangulares bidimensionais fechadas. Uma investigação experimental do comportamento acústico de uma cavidade acústica bidimensional fechada foi realizada para verificar e validar os resultados do ESEM. De maneira geral, se observou que os resultados obtidos pelos modelos simulados apresentaram um comportamento semelhante ao resultado encontrado experimentalmente / Abstract: In this research, propagation phenomena of acoustic waves in one-dimensional and two-dimensional cavities is investigated and a methodology, based on energy methods, is proposed to predict acoustic response of these structures, at mid and high frequencies. These methods, originated from Energy Flow Analysis, use as primary variables the energy density and the energy flow. Two methodologies are used to solve approximated energy differential equations derived from EFA: Energy Finite Element Method (EFEM) and Energy Spectral Element Method (ESEM). The Spectral Element Method (SEM), is used to solve the wave propagation differential equations of acoustic in one-dimensional cavities, moreover this method is applied to validate the proposed methodology. Different acoustics cavities were investigated, such as simple waveguide, waveguide with geometric discontinuity and waveguide with discontinuity of the average properties. To this purpose, coupling relationships that represent those discontinuities are developed. A simulated example involving a closed rectangular acoustic cavity is analyzed with ESEM and the results are compared with those obtained by EFA, the Energy Finite Element Method (EFEM) and the acoustic analytical solution (SAA) of forced Helmholtz equation for rectangular two-dimensional closed cavities. An experimental investigation of acoustic response of a closed two-dimensional acoustic cavity was performed to verify the results of ESEM. The simulated models results, calculated in terms of energy variables, to analyze cavity, showed a good agreement with the experimental result / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

O músculo reto do abdome é um importante músculo da parede abdominal, responsável pela estabilização e função da coluna, tanto em atividades atléticas quanto em atividades cotidianas. Entretanto, pouco se conhece sobre o controle neuromotor de tal estrutura em atividades voluntárias, como os exercícios abdominais, e como as diferentes tarefas agem na ativação segmentada das porções musculares do músculo reto do abdome. Em geral, a presente dissertação teve como objetivo investigar o controle neuromotor do músculo reto do abdome em diferentes tarefas voluntárias através de quatro experimentos. O primeiro experimento teve como objetivo descrever as características morfológicas do músculo reto do abdome, em particular sua área de secção transversa, ao longo do comprimento longitudinal do músculo, utilizando as imagens do projeto homem visível (NLM). O segundo experimento objetivou o mapeamento dos pontos motores para cada porção muscular. O terceiro experimento investigou o controle neuromotor das diversas porções musculares em tarefas isométricas de baixa intensidade. E por fim, o quarto experimento investigou o comportamento das porções musculares em diferentes tarefas isométricas em condição de fadiga neuromuscular. Baseado nos experimentos apresentados neste estudo pode-se concluir que o músculo reto do abdome é uma estrutura extremamente complexa em sua arquitetura, sendo caracterizada por diversas porções musculares que se interconectam através de aponeuroses tendíneas, onde, possivelmente nenhuma fibra muscular atravesse seus ventres. Devido a tal consideração, supõe-se que o controle das diversas porções, por sua independência anatômica, dependa de um aporte nervoso diferenciado para o controle motor. Assim, podem-se definir pelo menos um nervo para cada porção em ambos os ventres. Devido a tais considerações, se torna plausível considerar um controle neuromotor diferenciado de cada porção muscular, mas os experimentos relacionados à ativação muscular de baixa intensidade mostram um controle central compartilhado por todos os ventres e um ganho associado à tarefa para cada porção de forma distinta. Os resultados do experimento de indução de fadiga demonstraram diferenças no espectro, mostrando diferenças no controle neuromuscular em função das tarefas, mas não apresentou diferenças na análise temporal. Conclui-se, então, que existe uma ativação seletiva para cada porção muscular, embora não se consiga ativar apenas uma região do ventre muscular, em função do controle central associado. Deste modo, parece que a alteração da tarefa possui valor na alteração da ênfase para cada porção muscular, mas questiona-se o valor deste ganho para objetivos relacionados à força ou hipertrofia muscular. / The rectus abdominis is an important muscle of the abdominal wall; it is responsible for the stabilization and function of the spine, as to athletic activity as daily activity. However, we do not have enough knowledge about the neuromotor control of this structure in voluntary activities, like abdominal exercises and how different tasks alter the segmental activation of the different parts of the abdomen. The aims of the present dissertation were to investigate the neuromotor control of the rectus abdominis in different voluntary tasks by four experiments. The aim of the first experiment was to describe morphologic characteristics of the rectus abdominis, in particular its transverse cross section, using the visible human project (NLM). The aim of the second experiment was to define motor points to each portion of the rectus abdominis. The aim of the third experiment was to investigate the neuromotor control of the each portion of the rectus abdominis in isometric low intensity tasks. And, the fourth experiment investigated the behavior of the different portions of the rectus abdominis in different isometric tasks on neuromuscular fatigue. The present experiments showed that the rectus abdominis muscle has an extremely complex structure in its architecture, defined by different portions without connection one each other and it is defined by a lot of portions that connect by tendinius aponeuroses. It could be considered that the control of the different portions, by your anatomic characteristics, have different nerves to each portion that facilitates the motor control. We found at least one nerve to each portion. But it is possible that exist different neuromotor control to each portion, so the next experiments related to low intensity of the muscular activation showed a central control shared by all portions and the gain associated to each task. The result of the fatigue experiment showed differences on spectral analysis and changes in neuromuscular control by the tasks, but did not present differences on temporal analysis. In conclusion, there is selective activation to each muscular portion; however, it could not be activated only one portion of the rectus abdominis to a specific task. Therefore, it can be that the alteration of the task has an important value on each muscular portion, but it does not know if this gain has any value to strength and hypertrophy.

A dificuldade que se tem em promover uma adequada gestão da qualidade dos recursos hídricos tem como uma das causas a escassez de dados, seja espacial ou temporalmente. Os programas de monitoramento da qualidade da água convencionais possuem uma taxa de amostragem baixa, que em muitos casos se resume a algumas amostras por ano. Na busca por tornar as séries históricas de qualidade da água mais densas e representativas, desenvolvem-se técnicas de monitoramento automatizado, com equipamentos fixos em campo, coleta de dados automática e envio em tempo real. Embora estas técnicas tornem as séries históricas muito mais representativas e possibilitem uma tomada de decisão em tempo hábil para o gestor, elas ainda não estão consolidadas e possuem uma série de obstáculos na sua utilização, como o alto custo, as dificuldades de instalação dos equipamentos em campo, e a manutenção e calibração dispendiosas. Uma alternativa seria o chamado monitoramento da qualidade da água em tempo quase real (MQATQR), no qual um operador vai até o curso d’água portando o sensor, que pode ser uma sonda multiparamétrica, faz as leituras com uma frequência maior que o monitoramento convencional, e vai até uma base onde possa enviar esta informação. Com um mesmo aparelho pode ser feita a cobertura de um grande número de pontos e o equipamento pode ter sua calibração controlada em laboratório. Nesse contexto, o objetivo desta tese é avaliar a efetividade e o impacto econômico da utilização de uma estratégia de MQATQR como ferramenta de geração de dados de qualidade da água em um cenário de escassez de dados. Para isso foram utilizadas séries históricas de pontos de monitoramento da qualidade da água em tempo real no Brasil, Canadá e EUA. Estas séries foram submetidas à análise espectral para identificação das frequências mais densas e da representatividade delas dentro das séries. Os valores das frequências obtidos foram relacionados com atributos físicos e hidrológicos das bacias hidrográficas dos pontos de monitoramento. Para obtenção dos intervalos de amostragem foi aplicado o teorema de Nyquist-Shannon. A avaliação da viabilidade econômica da estratégia foi feita com dois estudos de caso, um é a aplicação na Rede Hidrometeorológica Nacional de Referência e o outro a aplicação no âmbito dos empreendimentos hidrelétricos sujeitos à resolução conjunta ANA/ANEEL nº 03/2010. Foi possível observar uma boa relação entre as frequências de amostragem e a área das bacias, possibilitando a prescrição de diferentes tipos de MQATQR para diferentes tipos de bacia. Os intervalos de amostragem obtidos por meio das frequências características em geral se mostraram executáveis nos moldes do MQATQR até a permanência de frequência de 90%. Para as permanências maiores que 90% os intervalos se aproximam do diário, sendo mais aconselhável a utilização de estratégias em tempo real. A estratégia de MQATQR se mostrou com melhor custo-efetividade para a maioria dos programas de monitoramento quando se utilizam permanências de frequências inferiores a 65%. Para permanências maiores que 65% a estratégia se mostrou economicamente viável para programas de monitoramento cujos pontos de amostragem estão próximos à base de operação. A estratégia de MQATQR se mostra como alternativa efetiva para o aumento da densidade temporal dos dados para diversos tipos de programas de monitoramento, com exceção daqueles que exigem o acompanhamento das variações bruscas na qualidade da água, como sistemas de alerta de qualidade da água. / The difficulty in promoting an adequate water quality management is mainly because data scarcity, either spatially or temporally. Conventional water quality monitoring programs have a low sampling rate, in many cases only few samples per year. By using appropriated equipment in field for data collection and real time sending, it is possible to develop some automated monitoring techniques to make the water quality series denser and representative. Although these techniques make the series more representative and allow a time decision-making for the manager, there are some barriers in their application such as higher costs, difficulties of installing the equipment and expensive maintenance and calibration. An alternative is the near-real-time water quality monitoring (NRTWQM), in which an operator goes to the river carrying the sensor, as a multi-parametric probe for example, to obtain a higher sampling frequency than monitoring conventional. In sequence the operator goes to a base where the information can be sent. By using the same sensor, it is possible to cover a large number of points. The equipment can also be calibrated in the laboratory. In this context, the objective of this work is to evaluate the effectiveness and economic impact in using a NRTWQM strategy as a tool to generate water quality data in a data scarcity scenario. For this purpose, water quality series are considered in real time at monitoring points in Brazil, Canada and the USA. The series were submitted to the spectral analysis to identify dense frequencies and their representativeness within the series. The frequencies values were related to the physical and hydrological attributes of the hydrographic basins. The Nyquist-Shannon theorem was applied to obtain the sampling intervals. The economic viability of the strategy is evaluated in two study cases. The National Hydrometeorological Reference Network is applied in the first, whilst the second is based on the application in the scope of hydroelectric projects subject to ANA / ANEEL nº 03/2010 normative resolution. It is observed a good relationship between the sampling frequencies and the basin area, which makes possible to prescribe different types of NRTWQM for different types of basin. In general, the sampling intervals obtained by means of the characteristic frequencies were shown to be executable in the NRTWQM models up to the 90% of cumulative frequency. For cumulative frequency higher than 90% the intervals approach the diary, consequently it is more advisable to use real-time strategies. The NRTWQM strategy proved to be the most cost-effective for mainly monitoring programs when using cumulative frequencies less than 65%. For cumulative frequency higher than 65%, the strategy proved to be economically viable for monitoring programs where sampling points are close to the base of operation. The NRTWQM strategy is an effective alternative to increase the temporal density of data for several types of monitoring programs, except for those that require the monitoring, of sudden changes in water quality, such as water quality warning systems.

Este estudo explora a obtenção da altura da camada limite planetária a partir de diferentes métodos e equipamentos, com foco na análise espectral do campo de vento do lidar Doppler. Realizou-se uma campanha de medição por 80 dias com dois lidars Dopplers comerciais com diferentes alcances verticais. Para o lidar com maior alcance vertical e consequetemente uma medida direta da altura da camada limite planetária, foi aplicado o método da variância da razão sinal-ruído e os resultados foram comparados aos valores de altura estimados a partir de dados de radiossondagem através de dois métodos distintos, o método da parcela e o método do número de Richardson bulk, o qual apresentou melhores resultados. Para o lidar com menor alcance vertical, aplicou-se a análise espectral que forneceu valores de comprimento de onda dos picos espectrais, proporcionais à altura da camada limite planetária. A constante de proporcionalidade para obtenção dos valores da altura da camada foi calculada comparando-se os resultados aos valores de altura estimados pela radiossondagem através do método do número de Richardson bulk, obtendo-se um valor de constante de proporcionalidade próximo ao sugerido na literatura. Entretanto, o conjunto de dados que mostrou boas estimativas dos picos espectrais foi bastante restrito, limitando a comparação ao longo do período entre os lidars. / This study explores the obtaining of the planetary boundary layer height through different methods and equipment, focusing on the spectral analysis of the wind field from Doppler lidar. An 80-day measurement campaign was conducted with two commercial Doppler lidars with different vertical ranges. For the lidar with greater vertical range and consequently a direct measurement of the planetary boundary layer heigth, the method of signal-to-noise ratio variance was applied and the results were compared to the height values estimated from radiosonding data using two different methods, the parcel method and the bulk Richardson number method, which presented better results. For the lidar with a lower vertical range, spectral analysis was applied, which provided wavelength values of the spectral peak, proportional to the planetary boundary layer height. The proportionality constant, in order to obtain the boundary height values, were calculated by comparing the height values estimated from the radiosonding data, using the bulk Richardson number method. Proportionality constant value close to the one found in the literature were obtained. However, the set of data that showed good estimates of the spectral peaks was very restricted, limiting the comparison over the period between the lidars.

La thèse est portée essentiellement sur la stabilisation indirecte d’un système de deux équations des ondes couplées et sur la stabilisation frontière de poutre de Rayleigh.Dans le cas de la stabilisation d’un système d’équations d’onde couplées, le contrôle est introduit dans le système directement sur le bord du domaine d’une seule équation dans le cas d’un domaine borne ou à l’intérieur d’une seule équation mais dans le cas d’un domaine non borné. La nature du système ainsi couplé dépend du couplage des équations et de la nature arithmétique des vitesses de propagations, et ceci donne divers résultats pour la stabilisation polynomiale ainsi la non stabilité.Dans le cas de la stabilisation de poutre de Rayleigh, l’équation est considérée avec un seul contrôle force agissant sur bord du domaine. D’abord, moyennant le développement asymptotique des valeurs propres et des vecteurs propres du système non contrôlé, un résultat d’observabilité ainsi qu’un résultat de bornétude de la fonction de transfert correspondant sont obtenus. Alors, un taux de décroissance polynomial de l’énergie du système est établi. Ensuite, moyennant une étude spectrale combinée avec une méthode fréquentielle, l’optimalité du taux obtenu est assurée. / The thesis is driven mainly on indirect stabilization system of two coupled wave equations and the boundary stabilization of Rayleigh beam equation. In the case of stabilization of a coupled wave equations, the Control is introduced into the system directly on the edge of the field of a single equation in the case of a bounded domain or inside a single equation but in the case of an unbounded domain. The nature of thus coupled system depends on the coupling equations and arithmetic Nature of speeds of propagation, and this gives different results for the polynomial stability and the instability. In the case of stabilization of Rayleigh beam equation, we consider an equation with one control force acting on the edge of the area. First, using the asymptotic expansion of the eigenvalues and vectors of the uncontrolled system an observability result and a result of boundedness of the transfer function are obtained. Then a polynomial decay rate of the energy of the system is established. Then through a spectral study combined with a frequency method, optimality of the rate obtained is assured.

This thesis deals with the design, implementation and testing of an equipment that performs spectral analysis of a gamma radiation, based on the evaluation of pulses from a scintillation detector. The pulzes are pre-amplified and digitized, and their further processing takes place numerically in an FPGA, which allows a simple modification of the function of the developed device. After an introduction to the issue of gamma radiation spectroscopy with a focus on its detection, the thesis is devoted to the development of a multichannel analyzer hardware, whose individual parts are further described later. Next, the development of a digital signal processing system in the FPGA is described. Followed by an analysis of a microcontroller firmware, and a text protocol for the controlling of the device. Finally, the results of the work are discussed, with a focus on the test measurement of gamma radiation.

Difficult problems are tasks which number of possible solutions increase exponentially or factorially. Application of common mathematical methods for finding proper solution in polynomial time is ineffective. Signal prediction is an example of diffucult problem. Signal is represented with a time serie and there is no explicit mathematical formula describing the signal. When genetic algorithms are applicated, they try to discover hidden patterns in time serie. These patterns can be used for prediction. Implication rules are used for discovery of these hidden patterns in time serie. Each rule is represented by one chromosome in population. Rules consist of two parts: conditional part and result part. Rules in population are compared with time serie and then the rules are evaluated according to their success in prediction. After the evaluation of rules, simulated evolution is started. Result of this evolution process is a group of rules which represent the most distinct patterns in time serie. These rules are then validated on validation set. Application is implemented in JAVA programming language.

Master’s thesis deal about electroencefalography, measurement EEG signals and analysis measuermed signals. Project contains two basis practical parts. Firts part contain two PC’s programs that’s are used to fundamental analysis to frequence-domain and visual display of brain mapping created with Matlab. Second chapter of practical parts includes two PC’s programs created with LabView. First of them is the EEG biofeedback making use for advanced analyses and second program is used to detection segment of stacionarity.

The thesis discusses the baby cry. Processing of literary research in dealing with children crying and processing of audio signals. Based on information gathered propose an algorithm for detecting child's cry, which was verified using Matlab programming environment. Based on the identified parameters of the input signals and the proposed algorithms was selected appropriate digital signal processor. The hardware device was realized to detect and initialize the child crying, and its functionality has been verified in the recorded sound recordings child crying.

The goal of this thesis was to study biometrics and focus on liveness detection. Design liveness detection for existing sensor with LEDs using different wavelength.