Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, the synthesis condition (complexing agent and temperature and time of calcination) were studied aiming to produce BaAl2O4 samples in the ferroelectric hexagonal phase. Pure and Eu3+ - doped samples were produced and its luminescent properties were investigated. BaAl2O4 was prepared using several thermal treatment conditions, via an alternative sol-gel route, using coconut water or PVA as the complexing agents. The sample production at 600 °C/5h is quite interesting, since to date the lowest calcination temperatures found in the literature was 650 ° C using reagents with high degree of toxicity DTA / TG measurements indicated a possible start of the crystallization of the material at approximately 600 ° C, and the X-ray powder diffraction (XRD) confirm the formation of the desired phase of the calcined barium aluminate at that temperature. The results of the Rietveld refinements showed the occurrence of secondary phase in the samples produced at 600 ° C / 5h, presenting 5% of phase Ba(NO3)2, while single phase was found for samples calcined at 1200 ° C for 2 and 5h. Analysis of the diffractogram by the Scherrer equation showed smaller crystallite size for samples calcified at 600 °C/5h, but apparently with a lower degree of crystallinity than the sample prepared at 1200 ° C/ 2 and 5h. The photoluminescence measurements showed that the emission spectra of the samples have great dependence on the times, temperatures and complexing agents used. In particular, samples calcined at 600 ° C have very different characteristics with regard to the probabilities of emissions associated with Eu3+ when compared with samples produced at higher temperatures. Differences observed in the spectra of samples produced via different complexing agents are possibly due to defects created in the materials by impurities present in the coconut water. Samples produced using PVA present sites with higher symmetry, which was evidenced by a lower relative emission of the 5D0→7F2 transition, which is hypersensitive to site symmetry. Analysis of PL measurements performed on pure samples showed a broad emission band, indicating that the material has intrinsic luminescence in all cases. This band is possibly due to the intrinsic defects, F centers and F + centers emisisons. The radioluminescent spectra presented emissions referring to both the Eu3+ and Eu2+ ions, indicating reduction of the europium ion. It was confirmed that this reduction is due to the incident radiation, since XANES measurements showed that only Eu3+ is present in the materials produced. From the comparison between the radioluminescent spectra it was concluded that the samples calcined at 600 ° C have a higher stability of the Eu3+ ions incorporated in the matrix, being more difficult the reduction due to the radiation. / Neste trabalho foram estudados os efeitos da rota de produção e da temperatura e tempo de síntese do sistema BaAl2O4 na fase ferroelétrica hexagonal. Foram produzidas amostras puras e dopadas com íons Eu3+. O BaAl2O4 foi preparado utilizando uma variação da rota sol gel, usando como agentes complexantes, água de coco ou PVA, com temperaturas de calcinação a 600 e a 1200°C. Este resultado se mostra bastante interessante, visto que, até hoje as menores temperaturas de calcinação encontradas na literatura foram 650°C utilizando reagente com alto grau de toxidade. Medidas de DTA/TG e DRX, realizadas para caracterização estrutural, indicam um possível início da cristalização do material em aproximadamente 600°C, e as difratometrias confirmam a formação da fase desejada do aluminato de bário calcinada nessa temperatura. Os resultados dos refinamentos Rietveld mostraram a ocorrência de fase secundária nas amostras produzidas a 600 °C/5h, apresentando 5% da fase Ba(NO3)2, enquanto fase única foi encontrada para amostras calcinadas a 1200 °C por 2 e 5h. Análises do difratograma por meio da equação de Scherrer mostraram menor tamanho de cristalito para amostras calcinadas a 600 °C/5h, porém, aparentemente com menor grau de cristalinidade do que a amostra preparada a 1200°C. As medidas de fotoluminescência mostraram que os espectros de emissão das amostras tem grande dependência com tempos, temperaturas e agentes complexantes utilizados. Em especial, amostras calcinadas a 600 °C apresentam características bem diferentes no que diz respeito às probabilidades das emissões associadas ao Eu3+, quando comparadas com amostras produzidas em temperaturas mais elevadas. Diferenças observadas nos espectros de amostras produzidas via diferentes agentes complexantes, possivelmente são devido a defeitos criados nos materiais por impurezas presentes na água de coco. Amostras produzidas utilizando PVA, apresentam sítios com maior simetria, o que foi evidenciado por uma menor emissão relativa da transição 5D0→7F2, que é hipersensível à simetria do sítio. Análise das medidas PL realizadas em amostras puras mostraram uma larga banda de emissão, indicando que o material possui luminescência intrínseca em todos os casos. Uma possível explicação para esta emissão é ela ser devida a centros F e centros F+ que apresentam-se nesta região espectral em vários óxidos, especialmente aqueles baseados no alumínio. Os espectros radioluminescentes apresentaram emissões referentes tanto aos íons Eu3+ como também Eu2+, indicando redução do íon európio. Foi confirmada que essa redução deve-se à radiação incidente, já que, medidas de XANES mostraram que apenas Eu3+ está presente nos materiais produzidos. Da comparação entre os espectros radioluminescentes pôde-se concluir que as amostras calcinadas a 600°C tem maior estabilidade dos íons Eu3+ incorporados na matriz, sendo mais difícil a redução por conta da radiação.

Neste trabalho, os efeitos das incertezas de estimativa de canal são considerados na otimização da relação sinal-ruído óptica (OSNR) em redes ópticas com multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM). A otimização da OSNR aumenta a vazão da rede e a eficiência energética, permitindo minimizar o número de retransmissões em camadas superiores. Os algorítmos de otimização de OSNR estão relacionados com a estimativa de canal óptico realizada pelas combinações de monitores de desempenho ópticos (OPM), modelos analíticos e simulações numéricas. Além disso, as incertezas de estimativa são introduzidas por vários fatores, como a disponibilidade de informações de monitoramento, defeitos nos monitores, precisão, a imperfeição do modelo da camada física e a dinâmica de alocação de canal. Neste estudo, foi utilizada a otimização da OSNR baseada em técnicas heuríticas por enxame de partículas. Os resultados numéricos demonstraram a relação entre as incertezas na estimativa de erro de canal, média normalizada do erro quadrático (NMSE) e penalidade de potência. A metodologia desenvolvida pode ser utilizada para determinar o nível máximo de incertezas aceitáveis na estimativa de erro de canal de acordo com a penalização de potência permitida na otimização OSNR. / In this work, we investigate the effects of estimation uncertainties in the optimization of the optical signal-to-noise ratio (OSNR) at the wavelength division multiplexing (WDM) optical networks. The OSNR optimization increases the network throughput and energy efficiency and it enables to minimize the number of retransmissions by higher layers. The OSNR optimization algorithms are related to the optical channel estimation performed by the combinations of optical performance monitors (OPM) measurements, analytical models and numerical simulations. Furthermore, the estimation uncertainties are introduced by several factors such as the availability of monitoring information, monitoring accuracy, imperfection of physical layer and dynamic of channel allocation. Our numerical results have demonstrated the relation between the uncertainties in the channel error estimation, normalized mean squared error (NMSE) and power penalty. The developed methodology can be utilized to determinate the level of acceptable uncertainties in the channel error estimation according the power penalty permitted in the OSNR optimization.

CAPES; Fundação Araucária; CNPq / A tomografia por coerência ótica é uma técnica de alta resolução e não-invasiva que possibilita a geração de imagens tridimensionais em tempo real e in-vivo, tendo aplicações principalmente nos campos da medicina. Todavia, a aplicação industrial de OCT é altamente promissora, porém pouco explorada. Esta dissertação apresenta um sistema de tomografia por coerência ótica no domínio temporal para caracterização de dispositivos fotorrefrativos em fibras óticas. Estes dispositivos são fabricados no grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações da UTFPR visando aplicações na área de sensoriamento. A caracterização é de suma importância no momento em que se deseja aperfeiçoar o processo de fabricação. A grande vantagem de OCT é a possibilidade de geração de imagens de alta resolução e a análise qualitativa e quantitativa de parâmetros como o índice de refração e o período da modulação dos dispositivos. Foram desenvolvidas as peças mecânicas para a montagem do sistema e um programa de controle e aquisição em linguagem LabVIEW. O software comanda o movimento dos motores, além de coletar os dados provenientes do sistema de aquisição. Os resultados demonstram a viabilidade do sistema construído, possibilitando a visualização do período da gravação de uma rede de período longo com arco elétrico. Foram realizadas medidas do índice de refração de cristais, em que o valor obtido está de bom acordo com o encontrado na literatura. Devido à alta sensibilidade do sistema é possível identificar as interfaces de uma fibra ótica multímodo (diâmetro do núcleo maior que a resolução do sistema), em que as várias camadas – núcleo, casca, capa – são mostradas no interferograma, permitindo quantificar o valor destes índices de refração se o diâmetro é previamente conhecido. / Optical coherence tomography is a high-resolution and non invasive technique that allows constructing three-dimensional images in real time and in vivo, with applications mainly in medicine. However, industrial applications of the OCT are promising although underexploited. This work presents a time domain optical coherence tomography system to characterize photorefractive devices in optical fibers. These devices are produced by the Grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações at UTFPR for applications in the sensing area. The characterization of such devices is an important issue to improve the production process. The main advantage of OCT is the possibility to obtain high- resolution images and analyze qualitative and quantitatively parameters like refractive index and the modulation period of devices. We developed the mechanical parts of the system and the software for control and acquisition data in LabVIEW language. The software commands motors movements and collect data of the acquisition system. The results demonstrate the viability of the built system, enabling the visualization of the long period grating recorded with electric arc. Refractive index measurements of crystals were done, which obtained values are in good agreement with literature. Due the high sensitivity of the system it is possible to identify interfaces of a multimode optical fiber (in this case the core diameter is bigger than the system resolution) and the various interfaces – core, cladding, coating – are shown in the interferograma, allowing quantify the refractive indexes when the diameter is previously known.

Este trabalho tem como objetivo validar modelos elétrico e térmico de um motor de indução trifásico, utilizando redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elemento sensor. São apresentados dois modelos elétricos do motor de indução que contemplam as perdas magnéticas para uma frequência fixa, obtidos a partir do modelo clássico sob o eixo de referência qd0. As perdas no ferro são representadas por resistências localizadas em paralelo à indutância de magnetização para o primeiro modelo e em paralelo às indutâncias de dispersão do estator e de magnetização para o segundo modelo. O circuito térmico equivalente é representado por impedância (condutividade e capacitância) térmica associada ao rotor e estator. Para a realização dos ensaios no motor foi elaborado um arranjo experimental que permite a medição dos valores elétricos, térmicos e mecânicos simultâneamente. Para a medição de temperatura utilizou-se oito sensores a fibra ótica quase-distribuídos e multiplexados. A instrumentação do motor possibilita a determinação do comportamento térmico da máquina desde a partida até a temperatura em regime. Durante os ensaios foram inseridas oscilações na tensão de alimentação do motor que ocasionaram oscilações de temperatura na ordem de 0,5oC no estator do motor. Os ensaios realizados permitiram ainda a separação da contribuição das perdas mecânicas e eletromagnéticas na elevação de temperatura do motor. Os resultados da simulação do modelo elétrico do motor apresentam uma diferença de 3,6% para a corrente de entrada do motor e 0,1% para a velocidade e potência de saída quando comparados aos valores nominais do motor. A partir do modelo elétrico do motor de indução é possível determinar as perdas elétricas, mecânicas e perdas no ferro do motor. Os resultados da simulação do modelo térmico apresentam uma diferença máxima de 0,75oC durante o transitório, sendo que os valores de temperatura em regime simulado e experimental convergiram para o mesmo valor. A técnica de instrumentação optoeletrônica associada ao arranjo experimental utilizado no trabalho possibilitou a determinação da elevação de temperatura referente as perdas mecânicas do motor. / This work aims to validate electrical and thermal models of a three phase induction motor using fiber Bragg gratings (FBG) as the sensing element. Two electrical models considering the magnetic losses for a fixed frequency, from the well-known model in the arbitrary reference frame qd0 is presented in this work. The iron losses are represented by a resistance in parallel to the magnetizing inductance for the first model and parallel to the stator leakage and magnetization inductance for the second model. The equivalent thermal circuit is represented by a thermal conductivity and a thermal capacitance associated to the stator and rotor. For motor tests realization an experimental arrangement is developed. The experimental arrangement allows the measurement of electrical, thermal and mechanical values simultaneously. For the temperature measurement was used eight fiber optic sensors quasi-distributed and multiplexed. The motor instrumentation allows determine the motor thermal behavior from the start until the temperature regime. During the tests oscillations in voltage feed was included, causing temperature oscillations on the order of 0.5oC on the motor stator. The tests also allowed the separation of the contribution of electromagnetic and mechanical losses in the motor temperature rise. The simulation results of the motor electrical model show a difference of 3.6% for the motor input current and 0.1% for output speed and power compared with motor rated values. From the electrical model of the induction motor is possible to determine the electrical losses, iron losses and mechanical losses. The optoelectronics instrumentation technique associated with the experimental setup used in this work allows determine the temperature elevation related motor mechanical losses.

Este trabalho apresenta a gravação e caracterização de redes de Bragg em fibras óticas (FBGs), com comprimentos de onda otimizados para a banda do visível, a partir de pulsos de laser femtossegundo em UV ajustados por um oscilador paramétrico ótico (OPO – optical parametric oscillator). Para tal propósito foi usado o método de inscrição direta sob máscara de fase, tendo como base diferentes fibras óticas previamente hidrogenadas com vista a incrementar a sua fotossensibilidade. Durante o processo de gravação dos sensores a fibra ótica, as FBGs foram monitoradas espectralmente em reflexão e posteriormente caracterizados em temperatura e deformação longitudinal, para a análise dos seus coeficientes de sensibilidades; seus principais parâmetros pós-gravação foram analisados comparativamente em relação às redes de Bragg funcionais na faixa espectral do infravermelho. / In this work, a visible wavelength fiber Bragg gratings (FBGs) were produced using ultrafast laser pulses adjusted with an OPO (optical parametric oscillator) to 248 nm UV femtosecond laser source. For that purpose it was employed the normal phase-mask method and different fibers loaded with hydrogen previously, in order to increase its photosensitivity. During de process the spectral characteristics were analyzed in terms of reflection as well as temperature and longitudinal deformations were made to analyze the post inscription main parameters of sensitivity comparing with IR spectral range produced FBGs.

Este trabalho tem por objetivo principal avaliar a influência da temperatura de junção nas perdas de potência de um módulo IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), monitorando a temperatura através de medida direta, empregando sensores a fibra ótica. O monitoramento direto da temperatura é realizado por meio de sensores óticos baseados em rede de Bragg instalados no interior do módulo, posicionados sobre a pastilha semicondutora que forma o IGBT. Para que as análises experimentais possam ser realizadas sob condições de temperatura controlada, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura digital com base em um módulo termoelétrico de efeito Peltier, que permite regular a temperatura com um erro percentual de 0,1%, numa faixa de valores que podem variar de -16 °C a 150 °C. O acionamento do módulo IGBT é realizado através de um circuito de teste capaz de variar os parâmetros elétricos do dispositivo, como largura do pulso, tensão e corrente de carga. As formas de onda que descrevem o comportamento do IGBT são obtidas por meio de um osciloscópio digital, o que proporciona a verificação do desempenho do dispositivo durante os processos de comutação e condução de corrente elétrica. O acionamento do IGBT sob temperaturas controladas permite verificar as faixas de temperatura que apresentam influência significativa nas perdas do dispositivo. O emprego do sensor ótico proporciona identificar o aquecimento gerado na junção do dispositivo em função das perdas. A medição da temperatura de forma direta também contribui para o desenvolvimento de uma técnica simples e de boa precisão para obtenção dos parâmetros térmicos da estrutura do IGBT. Os parâmetros obtidos serviram de base para elaboração de um modelo térmico preciso, que permite simular fielmente o comportamento térmico do dispositivo, onde o erro percentual máximo é de aproximadamente 0,3%. A utilização do modelo facilita a análise de pequenas variações de temperatura, inferiores à 0,01 °C, onde a medição através do sensor torna-se complicada. A associação dos resultados da análise de influência da temperatura no desempenho do IGBT, com o monitoramento e simulação do aquecimento gerado durante a operação do dispositivo pode contribuir, de fato, para o desenvolvimento semicondutores de potência mais eficientes. / This study aims to evaluate the temperature influence on power losses of an IGBT module (Insulated Gate Bipolar Transistor), monitoring the temperature through direct measurement, using optical sensors. The direct monitoring of temperature is accomplished by means of optical sensors based on fiber Bragg grating installed inside the module, positioned on the semiconductor wafer, which forms the IGBT structure. For the experimental analysis to be performed under controlled temperature conditions, a digital temperature control system based on a Peltier effect thermoelectric module was developed, which can regulate the temperature in a range between -16 °C to 150 °C, with an percentage error of 0.1%. The drive of the IGBT module is done by a test circuit that can vary the device electrical parameters, such as pulse width, voltage and load current. A digital oscilloscope, providing verification of device performance during the switching and conduction of electrical current, obtains the waveforms that describe the IGBT behavior. The drive of the IGBT under controlled temperature allows checking the temperature ranges that have significant influence on the device power losses. The use of optical sensor provided to identify the heat generated on the device junction due to the power losses. The direct measurement of junction temperature also contributed to the development of a simple technique with great precision to obtain the thermal parameters of the IGBT structure. The parameters obtained were the basis for developing a precise thermal model that faithfully simulates the device thermal behavior, where the maximum percentage error is 0.3%, approximately. The model facilitates the analysis of small variations in temperature, lower than 0.01 °C, where measurement by the sensor becomes more complicated. The association of the temperature influence analysis on the IGBT performance with monitoring and simulation of generated heat on the structure during device operation, can contribute to the research on design of novel power semiconductor devices.

CAPES/PICDT / Os mecanismos determinantes das propriedades físico-químicas da bebida do café ainda não foram totalmente compreendidos, devido principalmente à complexidade de sua composição. Além disso, é freqüente a presença de adulterantes no pó de café comercial, o que fez com que a ABIC (Associação Brasileira das Indústrias de Torrefação e Moagem de Café) instituísse um selo de qualidade para garantir a pureza do produto. O principal método atualmente utilizado para a detecção de impurezas no café é a microscopia óptica. Esta técnica só pode ser empregada em amostras na forma de pó e tem um limite de resolução acima de 2%. Assim, é de grande importância o desenvolvimento de novos métodos mais precisos e de execução mais rápida para a determinação da presença de tais adulterantes. A espectroscopia de lente térmica (ELT) faz parte de uma família de técnicas fototérmicas que vem cada vez mais mostrando sua potencialidade no estudo das propriedades ópticas e térmicas de materiais transparentes. Esta técnica apresenta alta versatilidade para o estudo de líquidos, é uma metodologia não destrutiva e os experimentos podem ser realizados com rapidez. Neste trabalho, a ELT foi utilizada pela primeira vez como método para determinar as propriedades ópticas e térmicas da bebida do café. Além disso, combinada com a medida do pH e da espectrofotometria esta técnica foi empregada para a detecção de adulterantes na bebida do café. Foram realizadas várias séries de experimentos com a bebida do café puro e com a bebida do café adulterado com 4% em peso de fubá. As concentrações de café puro e café com fubá variaram de 0,04% a 20% em peso. A ELT foi empregada para determinar o valor do parâmetro dn/dT(coeficiente que descreve a variação do índice de refração com a temperatura); a Phmetria foi utilizada para determinar o pH das amostras; enquanto que a espectrofotometria foi empregada para a determinação do espectro de absorbância na região do visível e do coeficiente de absorção óptica das amostras. Os experimentos foram feitos em temperatura ambiente, imediatamente após a obtenção da bebida do café. Os resultados para o comportamento do parâmetro dn/dT obtido a partir da ELT em função da concentração de café puro quanto para a de café com fubá foram descritos através de uma curva com a forma de um pulso invertido, com um mínimo em torno de 0,6 % em peso. Este resultado indica que para as amostras com baixas concentrações, entre 0,04% até 0,6%, ocorre diminuição do valor do coeficiente de temperatura da polarizabilidade eletrônica (ϕ), como consequência da possível quebra dos agregados moleculares da água durante o processo de percolação da mesma através do pó do café. Para concentrações entre 0,6% até 20% os valores de dn/dT apresentaram uma taxa de variação semelhante a uma exponencial crescente, em que a saturação ocorreu para concentrações em torno de 6%, indicando que o valor de ϕ aumentou neste intervalo de concentração. Nas medidas de pH, observou-se também que a forma da curva de pH em função da concentração de café apresentou um comportamento semelhante a um pulso invertido, com o menor valor deste parâmetro em torno de 0,6 % em peso de café. Isto mostra que para a região de baixa concentração de café, a amostra apresenta uma maior quantidade de cargas livres, provavelmente devido à quebra dos agregados moleculares de água ocorrida durante a preparação da bebida, conforme observado para os resultados de dn/dT. Assim, tanto os resultados obtidos para dn/dT como os de pH são concordantes no que se refere ao aumento de cargas livres na bebida para as concentrações no intervalo entre 0,04% até 0,6% e ao contrário, uma diminuição destas cargas livres à medida que a concentração de café foi sendo aumentada a partir de 0,6%. A partir dos resultados de dn/dT em função da concentração de café, observamos que a taxa de variação do valor deste parâmetro em função da concentração apresenta diferenciação para as amostras de café puro e café com fubá. Os resultados obtidos a partir das medidas de pH também mostraram que a taxa de variação do valor de pH em função da concentração de café foi diferente para as amostras puras, quando comparadas às com fubá. Portanto, os resultados obtidos para o pH são concordantes com os valores de dn/dT determinados a partir da ELT tanto no que se refere a diferenciação entre as amostras da bebida de café puro das com fubá, quanto ao comportamento do número de cargas livres da solução. Esta é a primeira vez que a ELT é empregada para o estudo da bebida do café. Os resultados mostraram que a ELT é uma técnica que pode ser empregada para estudos quantitativos das propriedades ópticas e térmicas do café, sendo portanto um novo método de investigação para este material, que é um dos principais produtos de nossa economia. Quanto à identificação de adulterantes e afora este objetivo específico, os resultados indicam ainda que a referida técnica pode ser igualmente aplicada a outros tipos de alimentos processados, tais como, farináceos, óleos comestíveis, dentre outros. / The mechanism responsible for the physical and chemical properties of coffee’s brews has not been completely understood mainly due to its complex composition. Furthermore, it is frequent the presence of adulterants in the Brazilian commercial coffee, which has motivated the introduction of a seal of quality in order to control the purity of the product The optical microscopy is the main current method used to detect these contaminants. This technique can only be applied in powder samples and it has a limit of detection above 2 wt %. Therefore, the development of new sensitive methods to study both the physical and chemical properties and the presence of adulterants in coffee brews is of outmost importance. Thermal lens spectrometry is a powerful technique to study thermo-optical properties of transparent liquids. This technique is non-destructive, is simple to be used and can provide the absolute values of the thermo-optical properties of transparent samples. The aim of this work was to apply, for the first time, thermal lens spectrometry to determine the thermo-optical properties of the coffee brews. Furthermore, combining TLS with pH and spectrophotometric measurements the presence of adulterants in the coffee brews was detected. The experiments were performed in both pure commercial coffee and coffee mixed with 4 wt % of toasted corn meal. The concentration of the investigated samples, pure and adulterated, varied in the range from 0.04 wt % to 20 wt %. TL measurements provided the values of the parameter dn/dT ( temperature coefficient of the refractive index of the samples). Furthermore, combining this technique with pH and optical absorption coefficient measurements the presence of adulterants in the coffee brew was investigated. The experiments were performed at room temperature, immediately after the preparation of the coffee brew. The dn/dT data plotted against coffee concentration showed that this parameter changed in such a way that it can be described by an inverse pulse curve with a minimum at about 0.6 wt %. These results indicate that in the range of low concentration a decrease in the value of the temperature coefficient of the electronic polarizability (ϕ) occurs as a consequence of the possible dissociation of the water aggregates during the coffee percolation process. For concentrations higher than 0.6 wt %, the increase of dn/dT values can be described by an exponential growth curve saturating around 6 wt %. Likewise, pH data as a function of the coffee concentration can be also described by an inverse pulse curve. This suggests that in the low range concentration the amount of free charges in the solution increases, probably due to the dissociation of the solution’s complexes. Therefore, the results of both dn/dT and pH are in agreement with respect to the changes in the amount of free charges in the sample when the concentration is modified. By performing an exponential fitting in the results of dn/dT we have observed that the value of the parameter, t1, which describes the variation of dn/dT as a function of coffee concentration differs when the results for pure and adulterated coffee are compared. This procedure was also followed in the pH measurements data and again we were able to differentiate pure coffee brew from the adulterated one. Therefore, both results for dn/dT and pH measurements have show that combination of these methods can be successfully applied to detect adulterants in coffee by investigation of the brew. This is the first time that the Thermal lens spectrometry is applied to investigate coffee beverage. The results have shown that this technique can be used to determine the thermo-optical properties of coffee, which is one of the most important product of our economy. Regarding the presence of adulterants, our results indicate that this technique may be an useful method to study other industrialized foods like oils.

CAPES, CNPq, Fundação Araucária / O presente trabalho mostra um estudo sobre a aplicação de um sensor ótico baseado em rede de Bragg em fibra (FBG) para monitorar o processo de secagem de polímeros. Testes realizados com verniz acrílico demonstraram que redes de Bragg podem ser utilizadas como sensores de deformação na análise de secagem de um filme polimérico sem a necessidade de encapsulação especial do sensor. O processo de secagem de um filme de verniz foi monitorado ao longo de 24 horas por duas redes de Bragg, uma atuando como sensor de deformação mecânica, e outra como sensor de temperatura. A perda de massa do filme também foi acompanhada ao longo do tempo. Os resultados obtidos permitem avaliar as deformações mecânicas e identificar três estágios do processo de secagem: evaporação da água e concentração dos sólidos, contato irreversível das partículas e processo de coalescência e, por fim, formação de um filme contínuo. / This work shows the application of an optical sensor based on fiber Bragg grating (FBG) to monitor the drying process of polymers. Tests carried out with acrylic varnish showed that a fiber Bragg grating can be used as a sensor to analyze the deformation of a polymeric film during the drying process without any special encapsulation of the sensor. The drying process of a varnish film was monitored over 24 hours by two Bragg gratings, one of them acting as a mechanical deformation sensor and the other one as temperature sensor. Measurements of mass loss were also performed. The results allow evaluating mechanical deformations and identifying three stages of drying: evaporation of water and concentration of solids, irreversible particle contact and coalescence process, and finally, formation of a continuous film.

Este trabalho tem como objetivo validar modelos elétrico e térmico de um motor de indução trifásico, utilizando redes de Bragg em fibra ótica (FBG) como elemento sensor. São apresentados dois modelos elétricos do motor de indução que contemplam as perdas magnéticas para uma frequência fixa, obtidos a partir do modelo clássico sob o eixo de referência qd0. As perdas no ferro são representadas por resistências localizadas em paralelo à indutância de magnetização para o primeiro modelo e em paralelo às indutâncias de dispersão do estator e de magnetização para o segundo modelo. O circuito térmico equivalente é representado por impedância (condutividade e capacitância) térmica associada ao rotor e estator. Para a realização dos ensaios no motor foi elaborado um arranjo experimental que permite a medição dos valores elétricos, térmicos e mecânicos simultâneamente. Para a medição de temperatura utilizou-se oito sensores a fibra ótica quase-distribuídos e multiplexados. A instrumentação do motor possibilita a determinação do comportamento térmico da máquina desde a partida até a temperatura em regime. Durante os ensaios foram inseridas oscilações na tensão de alimentação do motor que ocasionaram oscilações de temperatura na ordem de 0,5oC no estator do motor. Os ensaios realizados permitiram ainda a separação da contribuição das perdas mecânicas e eletromagnéticas na elevação de temperatura do motor. Os resultados da simulação do modelo elétrico do motor apresentam uma diferença de 3,6% para a corrente de entrada do motor e 0,1% para a velocidade e potência de saída quando comparados aos valores nominais do motor. A partir do modelo elétrico do motor de indução é possível determinar as perdas elétricas, mecânicas e perdas no ferro do motor. Os resultados da simulação do modelo térmico apresentam uma diferença máxima de 0,75oC durante o transitório, sendo que os valores de temperatura em regime simulado e experimental convergiram para o mesmo valor. A técnica de instrumentação optoeletrônica associada ao arranjo experimental utilizado no trabalho possibilitou a determinação da elevação de temperatura referente as perdas mecânicas do motor. / This work aims to validate electrical and thermal models of a three phase induction motor using fiber Bragg gratings (FBG) as the sensing element. Two electrical models considering the magnetic losses for a fixed frequency, from the well-known model in the arbitrary reference frame qd0 is presented in this work. The iron losses are represented by a resistance in parallel to the magnetizing inductance for the first model and parallel to the stator leakage and magnetization inductance for the second model. The equivalent thermal circuit is represented by a thermal conductivity and a thermal capacitance associated to the stator and rotor. For motor tests realization an experimental arrangement is developed. The experimental arrangement allows the measurement of electrical, thermal and mechanical values simultaneously. For the temperature measurement was used eight fiber optic sensors quasi-distributed and multiplexed. The motor instrumentation allows determine the motor thermal behavior from the start until the temperature regime. During the tests oscillations in voltage feed was included, causing temperature oscillations on the order of 0.5oC on the motor stator. The tests also allowed the separation of the contribution of electromagnetic and mechanical losses in the motor temperature rise. The simulation results of the motor electrical model show a difference of 3.6% for the motor input current and 0.1% for output speed and power compared with motor rated values. From the electrical model of the induction motor is possible to determine the electrical losses, iron losses and mechanical losses. The optoelectronics instrumentation technique associated with the experimental setup used in this work allows determine the temperature elevation related motor mechanical losses.

CAPES; Fundação Araucária; CNPq / A tomografia por coerência ótica é uma técnica de alta resolução e não-invasiva que possibilita a geração de imagens tridimensionais em tempo real e in-vivo, tendo aplicações principalmente nos campos da medicina. Todavia, a aplicação industrial de OCT é altamente promissora, porém pouco explorada. Esta dissertação apresenta um sistema de tomografia por coerência ótica no domínio temporal para caracterização de dispositivos fotorrefrativos em fibras óticas. Estes dispositivos são fabricados no grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações da UTFPR visando aplicações na área de sensoriamento. A caracterização é de suma importância no momento em que se deseja aperfeiçoar o processo de fabricação. A grande vantagem de OCT é a possibilidade de geração de imagens de alta resolução e a análise qualitativa e quantitativa de parâmetros como o índice de refração e o período da modulação dos dispositivos. Foram desenvolvidas as peças mecânicas para a montagem do sistema e um programa de controle e aquisição em linguagem LabVIEW. O software comanda o movimento dos motores, além de coletar os dados provenientes do sistema de aquisição. Os resultados demonstram a viabilidade do sistema construído, possibilitando a visualização do período da gravação de uma rede de período longo com arco elétrico. Foram realizadas medidas do índice de refração de cristais, em que o valor obtido está de bom acordo com o encontrado na literatura. Devido à alta sensibilidade do sistema é possível identificar as interfaces de uma fibra ótica multímodo (diâmetro do núcleo maior que a resolução do sistema), em que as várias camadas – núcleo, casca, capa – são mostradas no interferograma, permitindo quantificar o valor destes índices de refração se o diâmetro é previamente conhecido. / Optical coherence tomography is a high-resolution and non invasive technique that allows constructing three-dimensional images in real time and in vivo, with applications mainly in medicine. However, industrial applications of the OCT are promising although underexploited. This work presents a time domain optical coherence tomography system to characterize photorefractive devices in optical fibers. These devices are produced by the Grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações at UTFPR for applications in the sensing area. The characterization of such devices is an important issue to improve the production process. The main advantage of OCT is the possibility to obtain high- resolution images and analyze qualitative and quantitatively parameters like refractive index and the modulation period of devices. We developed the mechanical parts of the system and the software for control and acquisition data in LabVIEW language. The software commands motors movements and collect data of the acquisition system. The results demonstrate the viability of the built system, enabling the visualization of the long period grating recorded with electric arc. Refractive index measurements of crystals were done, which obtained values are in good agreement with literature. Due the high sensitivity of the system it is possible to identify interfaces of a multimode optical fiber (in this case the core diameter is bigger than the system resolution) and the various interfaces – core, cladding, coating – are shown in the interferograma, allowing quantify the refractive indexes when the diameter is previously known.