Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2013-02-06T10:47:37Z No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2013-02-06T12:00:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-06T12:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_WilsonDinizWellisch.pdf: 2790851 bytes, checksum: 48f5f02733ff9c39a49fcb3bb66efa29 (MD5) / Em um sistema de rádio cognitivo no qual o usuário primário utiliza um sistema baseado em um esquema TDMA/FDMA, a detecção do espectro deverá ser capaz de identificar a ocupação tanto da banda de frequência quanto dos intervalos de tempo. Enquanto isso pode ser feito por sensoriamento de cada canal de frequência em banda estreita em turnos, nós também podemos realizar uma amostragem em banda larga do sinal transmitido, e identificar simultaneamente as bandas de frequência e os instantes de tempo ocupados por meio de uma Análise de Tempo-Frequência. Neste trabalho é proposta a utilização desta abordagem, utilizando o Espectrograma, a fim de detectar o espectro e determinar os canais ocupados de um sistema TETRA. Para esse fim, são apresentados os conceitos relacionados ao sistema TETRA, e aspectos regulamentares a serem considerados para disponibilização da tecnologia de rádio cognitivo no Brasil. Apresenta-se, também, as principais características de alguns dos métodos de sensoriamento espectral, como o Detector de Energia, a Detecção de Cicloestationaria, a Transformada de Fourier de Tempo Curto, o Espectrograma e a Wigner-Ville Distribuição. Por fim, um teste de desempenho do espectrograma é realizado. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In a cognitive radio system where the primary user is a TDMA/FDMA based system, spectrum sensing must be able to identify the occupation of both a frequency band and a time slot. Whereas this can be done by scanning each narrowband frequency channel in turns, we can also perform a wideband sampling of the transmitted signal, and identify simultaneously the occupied frequency bands and time slots by means of a time-frequency analysis. In this work we propose the use of this approach, using a spectrogram, in order to sense the spectrum and determine the occupied channels of a TETRA system. For this purpose, it is presented the concepts related to TETRA systems and regulatory aspects to be consider in other to implement the cognitive radio technology in Brazil. It is presented, too, the main features of some spectral sensing methods, like Energy Detector, Cyclostationary Detection, Short Time Fourier Transform, Spectrogram and Wigner-Ville Distribution. Finally, a performance test of the Spectrogram is held.

A presente dissertação tem como objetivo principal estudar a propagação acústica em escoamentos monofásicos. Para tal, são analisados sinais transientes de pressão fornecidos por sensores instalados em posições conhecidas na linha de teste, através do estudo de técnicas de análise de sinais, a fim de investigar se as variações do conteúdo espectral dos sinais são influenciadas pela ocorrência de vazamentos no duto. A análise dos sinais foi realizada nos planos temporal, frequencial, tempo-frequência e estatístico. Os resultados experimentais foram obtidos no oleoduto piloto do NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos da USP - Universidade de São Paulo, com uma seção de testes com 1500 metros e diâmetro de 51,2 mm, com escoamento monofásico de água. Os resultados obtidos através da análise tempo-frequência mostraram-se satisfatórios, sendo esta técnica capaz de identificar a composição espectral instantânea de um sinal, ou seja, foi eficiente na identificação de picos de amplitude da frequência ao longo do eixo temporal. Além disso, a análise probabilística, através do desvio-padrão do sinal também mostrou-se eficiente exibindo uma disparidade significativa entre os sinais com e sem vazamento. / The present dissertation reports on the study of the acoustic propagation in single-phase flow. It analyzes the transient signals provided by pressure sensors in known locations in the test line through the study of signal analysis techniques to investigate if the variations in spectral content of the signals are influenced by the occurrence of leaks in the pipe. The analysis of signals was performed in the time, frequency, time-frequency and statistical plans. The experimental results were obtained in a 1500 meter-long and 51.2 millimeter-diameter pilot pipeline at the Center of Thermal Engineering and Fluids, with single-phase flow of water. The results obtained by time-frequency analysis were satisfactory, allowing identifying the spectral composition of an instantaneous signal, i.e., the analysis was effective in identifying the frequency amplitude peaks along the time axis. Moreover, probabilistic analysis using the standard deviation of the signal was also efficient, displaying a significant disparity between the signals with and without leakage.

A presente dissertação tem como objetivo principal estudar a propagação acústica em escoamentos monofásicos. Para tal, são analisados sinais transientes de pressão fornecidos por sensores instalados em posições conhecidas na linha de teste, através do estudo de técnicas de análise de sinais, a fim de investigar se as variações do conteúdo espectral dos sinais são influenciadas pela ocorrência de vazamentos no duto. A análise dos sinais foi realizada nos planos temporal, frequencial, tempo-frequência e estatístico. Os resultados experimentais foram obtidos no oleoduto piloto do NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos da USP - Universidade de São Paulo, com uma seção de testes com 1500 metros e diâmetro de 51,2 mm, com escoamento monofásico de água. Os resultados obtidos através da análise tempo-frequência mostraram-se satisfatórios, sendo esta técnica capaz de identificar a composição espectral instantânea de um sinal, ou seja, foi eficiente na identificação de picos de amplitude da frequência ao longo do eixo temporal. Além disso, a análise probabilística, através do desvio-padrão do sinal também mostrou-se eficiente exibindo uma disparidade significativa entre os sinais com e sem vazamento. / The present dissertation reports on the study of the acoustic propagation in single-phase flow. It analyzes the transient signals provided by pressure sensors in known locations in the test line through the study of signal analysis techniques to investigate if the variations in spectral content of the signals are influenced by the occurrence of leaks in the pipe. The analysis of signals was performed in the time, frequency, time-frequency and statistical plans. The experimental results were obtained in a 1500 meter-long and 51.2 millimeter-diameter pilot pipeline at the Center of Thermal Engineering and Fluids, with single-phase flow of water. The results obtained by time-frequency analysis were satisfactory, allowing identifying the spectral composition of an instantaneous signal, i.e., the analysis was effective in identifying the frequency amplitude peaks along the time axis. Moreover, probabilistic analysis using the standard deviation of the signal was also efficient, displaying a significant disparity between the signals with and without leakage.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-16T09:52:46Z No. of bitstreams: 1 alamsilvamenezes.pdf: 8301590 bytes, checksum: aed618e30f38206da4bf4f329924f87e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-02-26T12:30:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alamsilvamenezes.pdf: 8301590 bytes, checksum: aed618e30f38206da4bf4f329924f87e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T12:30:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alamsilvamenezes.pdf: 8301590 bytes, checksum: aed618e30f38206da4bf4f329924f87e (MD5) Previous issue date: 2014-09-01 / A presente tese propõe soluções ao problema da explicitação do conteúdo espectral de processos estacionários e não estacionários, com aplicações na estimação de frequência, estimação da densidade espectral de potência e no monitoramento do espectro. A técnica de estimação de frequência proposta nesta tese, baseada na warped discrete Fourier transform, apresenta, de acordo com as simulações computacionais, o melhor desempenho frente às demais técnicas comparadas, atingindo o Cramer-Rao bound para uma ampla faixa de relação sinal ruído. Em relação a estimação da densidade espectral de potência, a Hartley Multitaper method, proposta nesta tese, apresenta desempenho similar à multitaper method, em termos da variância de estimação e da polarização do espectro, mas simpli cação de implementação. Uma técnica para monitoramento do espectro para sistemas power line communication é proposta, levando em consideração o conceito de quanta e a diversidade observada quando os sinais são aquisitados a partir da rede de energia elétrica e do ar. Baseando-se em sinais sintéticos, gerados em computador, assim como dados de medição do espectro, obtidos utilizando uma antena e o cabo de energia elétrica como elementos sensores, veri fica-se que o desempenho da técnica proposta supera a monitoração padrão, sobretudo quando a diversidade gerada pelo cabo e pela antena sobre o sinal monitorado é explorada na detecção. / This dissertation aims at discussing solutions to deal with spectral analysis of stationary and non-stationary processes for frequency estimation, power spectral density estimation and spectral monitoring applications. The frequency estimation techniques are assessed through computer simulations. The proposed technique for frequency estimation is based on warped discrete Fourier transform outperforms other techniques, achieving the Cramer-Rao Bound for a wide range of signal to noise ratio. Regarding the power spectral density estimation, the proposed Hartley Multitaper Method shows similar performance, in terms of variance of estimates and polarization spectrum; however, it can simplify the implementation complexity. The introduced spectrum sensing technique is based on quanta de nition and the diversity o ered by the signals acquired from the electric power grids and the air. Based on computer-generation data and those one obtained during a measurement campaign, which one in this thesis is evaluated using synthetic signals, generated by computer, as well as measurement data of the spectrum. The numerical results show that the proposed technique outperforms a previous technique and can attain the very detection ratio and the very low false alarm when the diversity yielded by electric power grid and air is exploited.