A análise de sinais mioelétricos provenientes do tubo gastro-intestinal de animais de laboratório (ratos), conseguidos por meio de eletrodos cronicamente implantados, é peça-chave no entendimento das desordens associadas ao sistema digestivo. Esta análise enfrenta consideráveis dificuldades quando realizadas por métodos clássicos, em especial os baseados na transformada de Fourier. A interação de várias componentes mioelétricas torna muito complicado e trabalhoso o acompanhamento destes sinais ao longo do tubo digestivo e a obtenção de parâmetros típicos como a velocidade de propagação entre eletrodos. Estuda-se aqui uma alternativa mais nova e promissora: a transformada Wavelet. Utilizando esta ferramenta matemática, torna-se possível obter uma melhor resolução tempo-freqüencial dos sinais estudados, permitindo encontrar padrões referentes à propagação do sinal mesmo em leituras ruidosas e compostas de várias freqüências. Foram analisados 82 leituras de 9 animais normais do Laboratório de Investigação Médica da Faculdade de Medicina da USP, sendo possível determinar dois parâmetros: a velocidade de propagação média entre eletrodos (cerca de 1.2 cm/s) e as componentes principais da freqüência basal (0.63 e 0.65 Hz). / The analysis of myoelectric signals from the gastro-intestinal tube of laboratory animals (mice), recorded by chronically implanted electrodes, is a key stone in understanding the disorders associated to the digestive system. This analysis meets considerable difficulties when done by classical methods, specially those based in the Fourier transform. The many myoelectric components interactions makes the following of these signals along the digestive tract and the retrieval of typical parameters (such as the propagation velocity between electrodes) a very complicated and laborious task. Here is studied a newer and more promising alternative: the Wavelet transform. Using this mathematical tool, it becomes possible to obtain a better time-frequency resolution of the studied signals, allowing to find patterns related to the signal propagation even in noisy and multifrequencial readings. 82 readings from 9 normal animals belonging to the Medical Investigation Laboratory of the Medicine Faculty of University of São Paulo were analyzed, becoming feasible to determine two parameters: the mean propagation velocity between electrodes (about 1.2 cm/s) and the main components of the basal frequency (0.63 e 0.65 Hz).

A análise de sinais mioelétricos provenientes do tubo gastro-intestinal de animais de laboratório (ratos), conseguidos por meio de eletrodos cronicamente implantados, é peça-chave no entendimento das desordens associadas ao sistema digestivo. Esta análise enfrenta consideráveis dificuldades quando realizadas por métodos clássicos, em especial os baseados na transformada de Fourier. A interação de várias componentes mioelétricas torna muito complicado e trabalhoso o acompanhamento destes sinais ao longo do tubo digestivo e a obtenção de parâmetros típicos como a velocidade de propagação entre eletrodos. Estuda-se aqui uma alternativa mais nova e promissora: a transformada Wavelet. Utilizando esta ferramenta matemática, torna-se possível obter uma melhor resolução tempo-freqüencial dos sinais estudados, permitindo encontrar padrões referentes à propagação do sinal mesmo em leituras ruidosas e compostas de várias freqüências. Foram analisados 82 leituras de 9 animais normais do Laboratório de Investigação Médica da Faculdade de Medicina da USP, sendo possível determinar dois parâmetros: a velocidade de propagação média entre eletrodos (cerca de 1.2 cm/s) e as componentes principais da freqüência basal (0.63 e 0.65 Hz). / The analysis of myoelectric signals from the gastro-intestinal tube of laboratory animals (mice), recorded by chronically implanted electrodes, is a key stone in understanding the disorders associated to the digestive system. This analysis meets considerable difficulties when done by classical methods, specially those based in the Fourier transform. The many myoelectric components interactions makes the following of these signals along the digestive tract and the retrieval of typical parameters (such as the propagation velocity between electrodes) a very complicated and laborious task. Here is studied a newer and more promising alternative: the Wavelet transform. Using this mathematical tool, it becomes possible to obtain a better time-frequency resolution of the studied signals, allowing to find patterns related to the signal propagation even in noisy and multifrequencial readings. 82 readings from 9 normal animals belonging to the Medical Investigation Laboratory of the Medicine Faculty of University of São Paulo were analyzed, becoming feasible to determine two parameters: the mean propagation velocity between electrodes (about 1.2 cm/s) and the main components of the basal frequency (0.63 e 0.65 Hz).

O controle de perdas em sistemas de distribuição de água para abastecimento é uma preocupação constante, e uma tarefa fundamental para a solução do problema é a detecção rápida e confiável dos vazamentos que frequentemente iniciam em qualquer ponto da rede. Uma abordagem promissória é a detecção de vazamentos baseada na análise de sinais adquiridos pelo monitoramento das redes durante sua operação, e dentro dela se enquadra este trabalho. É desenvolvido um sistema de reconhecimento de padrões para análise de sinais de pressão e vazão que permite identificar se durante a aquisição do sinal aconteceu um vazamento ou não. Para a conformação desse sistema diversas técnicas são exploradas, incluindo a extração de características no domínio do tempo (energia, entropia, número de cruzamentos por zero) e na decomposição wavelet (distribuição da energia nas componentes). Também é explorado o uso de algoritmos para classificação de diferentes tipos (vizinhos mais próximos, árvore de decisão, regra de decisão, Naive Bayes, máquina de vetor suporte e rede neural artificial com funções de base radial). Sinais são adquiridos junto ao circuito hidráulico experimental, que permitiu a simulação da ocorrência de um vazamento na rede, para constituir uma amplia base de dados com sinais de exemplo. Além da revisão bibliográfica e os conceitos relativos às metodologias exploradas, são apresentadas neste documento as análises que conduzem à criação do sistema de reconhecimento de padrões mais apropriado para o problema. Das análises dos diferentes métodos considerados é definido o sistema de reconhecimento de padrões, em suas etapas de segmentação e padronização, extração de características e classificação. A avaliação do sistema proposto mostra um desempenho totalmente satisfatório, com reconhecimento acertado de sinais vinculados ou não a um vazamento em mais de 95% dos testes. / Control of losses in water supply systems is a constant concern, and a key to the solution of this problem is the rapid and reliable detection of leaks that often begin anywhere on the network. A promising approach to solve the problem is the leak detection based on the analysis of signals acquired by monitoring the network in operation, and this research fits with that approach. Its developed a pattern recognition system for the analysis of pressure and flow signals, which identifies whether a leak happened during signal acquisition. Several techniques are exploited for forming this system, including the feature extraction in the time domain (energy, entropy, zero crossings count) and in the wavelet decomposition (energy distribution in the components). Also, the use of different types of algorithms for classification (nearest neighbors, decision tree, decision rule, Naive Bayes, support vector machine and artificial neural network with radial basis functions) is explored. Signals are acquired from the experimental hydraulic circuit, allowing the simulation of the onset of a leak in the network, to form a big database of example signals. Besides the literature review and the concepts relating to the considered methods, in this document are shown the analyses leading to the creation of the pattern recognition system most appropriate for the problem. The analysis of the methods considered allows defining the pattern recognition system, which is composed by segmentation and standardization, feature extraction and classification. The evaluation of the proposed system shows a completely satisfactory performance, recognizing rightly the signals as linked or not to a leak in more than 95% of the tests.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6942_1.pdf: 3314254 bytes, checksum: de32aece91097c958156267400d9c6b7 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2006 / A transformada de wavelets associada à teoria de análise multirresolução de sinais tem se revelado uma ferramenta eficiente na análise de sinais não-estacionários em diversas áreas do conhecimento. O desenvolvimento de novas funções base para a implementação destas técnicas tem como objetivo aumentar o leque de opções de funções que mais se adeque a um tipo particular de aplicação. Esta Tese apresenta novas famílias de funções escala e wavelet, tanto no domínio do tempo contínuo quanto discreto, algoritmos para promover a implementação computacional das mesmas e destaca potenciais aplicações na análise de sinais do sistema elétrico. Particularmente, propõem-se: as wavelets de Gabor-Schrödinger, derivadas com base nas autofunções da transformada de Fourier; as funções escala e wavelet de Oliveira , construídas a partir de uma generalização da função escala de Shannon; as wavelets de Fourier e de Hartley, propostas através de uma analogia entre os núcleos das transformadas de Fourier e de Hartley e da transformada de wavelets, usando a transformada de Hilbert na definição das funções base destas transformadas, e os bancos de filtros de Gegenbauer, partindo de um relacionamento entre os polinômios de Gegenbauer e os filtros da análise multirresolução, definindo como casos particulares os bancos de filtros de Haar, Legendre e Chebyshev. Dentre potenciais aplicações no contexto do sistema elétrico, destacam-se a análise de faltas, a análise de harmônicas, a detecção de eventos múltiplos, a estratificação das potências ativa e reativa e ainda o processamento de imagens para a monitoração de instalações desassistidas

O controle de perdas em sistemas de distribuição de água para abastecimento é uma preocupação constante, e uma tarefa fundamental para a solução do problema é a detecção rápida e confiável dos vazamentos que frequentemente iniciam em qualquer ponto da rede. Uma abordagem promissória é a detecção de vazamentos baseada na análise de sinais adquiridos pelo monitoramento das redes durante sua operação, e dentro dela se enquadra este trabalho. É desenvolvido um sistema de reconhecimento de padrões para análise de sinais de pressão e vazão que permite identificar se durante a aquisição do sinal aconteceu um vazamento ou não. Para a conformação desse sistema diversas técnicas são exploradas, incluindo a extração de características no domínio do tempo (energia, entropia, número de cruzamentos por zero) e na decomposição wavelet (distribuição da energia nas componentes). Também é explorado o uso de algoritmos para classificação de diferentes tipos (vizinhos mais próximos, árvore de decisão, regra de decisão, Naive Bayes, máquina de vetor suporte e rede neural artificial com funções de base radial). Sinais são adquiridos junto ao circuito hidráulico experimental, que permitiu a simulação da ocorrência de um vazamento na rede, para constituir uma amplia base de dados com sinais de exemplo. Além da revisão bibliográfica e os conceitos relativos às metodologias exploradas, são apresentadas neste documento as análises que conduzem à criação do sistema de reconhecimento de padrões mais apropriado para o problema. Das análises dos diferentes métodos considerados é definido o sistema de reconhecimento de padrões, em suas etapas de segmentação e padronização, extração de características e classificação. A avaliação do sistema proposto mostra um desempenho totalmente satisfatório, com reconhecimento acertado de sinais vinculados ou não a um vazamento em mais de 95% dos testes. / Control of losses in water supply systems is a constant concern, and a key to the solution of this problem is the rapid and reliable detection of leaks that often begin anywhere on the network. A promising approach to solve the problem is the leak detection based on the analysis of signals acquired by monitoring the network in operation, and this research fits with that approach. Its developed a pattern recognition system for the analysis of pressure and flow signals, which identifies whether a leak happened during signal acquisition. Several techniques are exploited for forming this system, including the feature extraction in the time domain (energy, entropy, zero crossings count) and in the wavelet decomposition (energy distribution in the components). Also, the use of different types of algorithms for classification (nearest neighbors, decision tree, decision rule, Naive Bayes, support vector machine and artificial neural network with radial basis functions) is explored. Signals are acquired from the experimental hydraulic circuit, allowing the simulation of the onset of a leak in the network, to form a big database of example signals. Besides the literature review and the concepts relating to the considered methods, in this document are shown the analyses leading to the creation of the pattern recognition system most appropriate for the problem. The analysis of the methods considered allows defining the pattern recognition system, which is composed by segmentation and standardization, feature extraction and classification. The evaluation of the proposed system shows a completely satisfactory performance, recognizing rightly the signals as linked or not to a leak in more than 95% of the tests.

Neste trabalho simulou-se o escoamento do fluxo de ar em um tubo, com um anteparo de formato triangular com arestas cortantes, posicionado no centro do tubo. O objetivo do estudo é a análise do comportamento do número de Strouhal em função do número de Reynolds. Para isto, foi utilizada a técnica da análise tempo-freqüência, baseada na transformada de Fourier e na transformada de Gabor. Os ensaios foram realizados com o fluxo com velocidades médias de escoamento de 3 a 10 m/s, sendo utilizado um sensor de pressão tipo piezo-resistivo para a detecção da flutuação de pressão ocasionada pelo desprendimento e formação dos vórtices. Os ensaios foram realizados em cinco etapas com o objetivo de se verificar a influência dos seguintes parâmetros na coleta de sinais e no fenômeno: ruído da rede elétrica; influência do anteparo e do ruído proveniente do escoamento do fluxo de ar; número de pontos da amostragem na coleta dos dados; do comprimento da tubulação; e posicionamento do sensor. Pode-se observar, a sensibilidade do sistema de medição através do ensaio realizado sem o anteparo, sendo verificada a influência do ruído do escoamento de ar pelo tubo; pode-se observar também uma pequena interferência do ruído da rede elétrica predominantemente para velocidades abaixo de 3 m/s. Apesar das influências citadas, e utilizando a transformada de Gabor para análise dos sinais, observou-se um sinal mais intenso na freqüência dos vórtices para as velocidades de escoamento, podendo-se comprovar que o número de Strouhal permanece quase constante e é independente do número de Reynolds, devendo-se ressaltar que esta conclusão é valida para números de Reynolds compreendidos na faixa de 3000 a 100000. No experimento obteve-se um fator de sensibilidade (freqüência vórtices/velocidade média) de 8,2 Hz/m/s, e número de Strouhal médio de 0,196. / This work concerns the simulation of an air flux through a pipe with a triangular bluff body positioned inside it. In order to study the behavior of the Strouhal number in function of the Reynolds number. For this, the time-frequency analysis technique was used, based on Fourier transform and the Gabor transform. The experiments were carried out with an air flux velocity ranging from 3 to 10 m/s and using a piezoresistive pressure sensor to detect pressure fluctuations caused by the shedding and vortex formation. The experimental procedures were divided in five stages to make it possible to verify the influence of the following parameters in the signal data acquisition: electric network noise, the bluff body presence and the noise generated due to its presence, number of sampling data points, tubing length and sensor positioning. The sensitivity of the experiment could be observed testing the air flowing with no bluff body inside the pipe. Thus, it was possible to investigate the influence of the noise generated due to this flux limiting body. It could be also observed, mainly at 3 m/s or less, the noise generated due to the electric network. Despite the listed influences, and with the use of the Gabor transform, a more intense signal on the vortex frequency for the flow velocity was observed, showing that the Strouhal number remains almost constant and is independent of the Reynolds number. It is important to recall that this conclusion is valid for Reynolds numbers between 3000 and 100000. In the experiments the factor of sensitivity (vortex frequency/mean velocity) obtained was 8,2 Hz/m/s and the mean Strouhal number 0,196.

O objetivo deste trabalho é estudar a identificação, classificação, localização e setorização de faltas em redes de distribuição radiais, verificar a maneira de aplicar e integrar diversas ferramentas numéricas convencionais, assim como ferramentas de sistemas inteligentes, visando identificar a ocorrência de uma falta, classificar as fases envolvidas com a mesma, e aplicar as diversas ferramentas existentes a fim de localizar em tempo real o eventual local onde houve a ocorrência da falta, permitindo que a mesma possa ser setorizada dentro do sistema da concessionária e informada ao centro de operações, usando uma nova abordagem inteligente baseada em análise espectral de sinais. / The aim of this work is study the identification, classification, location and sectorization of a fault in distribution radial networks, check how to implement and integrate various conventional numerical tools, as well as intelligent systems based tools, to identify the occurrence of a fault, classify the phases involved with it, and apply the various tools available to locate the place where a fault was occurred in real time, enabling it to be sectorized into the utility system and informed to operational center using a new intelligent approach based on spectral signals analysis.

O objetivo deste trabalho é estudar a identificação, classificação, localização e setorização de faltas em redes de distribuição radiais, verificar a maneira de aplicar e integrar diversas ferramentas numéricas convencionais, assim como ferramentas de sistemas inteligentes, visando identificar a ocorrência de uma falta, classificar as fases envolvidas com a mesma, e aplicar as diversas ferramentas existentes a fim de localizar em tempo real o eventual local onde houve a ocorrência da falta, permitindo que a mesma possa ser setorizada dentro do sistema da concessionária e informada ao centro de operações, usando uma nova abordagem inteligente baseada em análise espectral de sinais. / The aim of this work is study the identification, classification, location and sectorization of a fault in distribution radial networks, check how to implement and integrate various conventional numerical tools, as well as intelligent systems based tools, to identify the occurrence of a fault, classify the phases involved with it, and apply the various tools available to locate the place where a fault was occurred in real time, enabling it to be sectorized into the utility system and informed to operational center using a new intelligent approach based on spectral signals analysis.

Neste trabalho simulou-se o escoamento do fluxo de ar em um tubo, com um anteparo de formato triangular com arestas cortantes, posicionado no centro do tubo. O objetivo do estudo é a análise do comportamento do número de Strouhal em função do número de Reynolds. Para isto, foi utilizada a técnica da análise tempo-freqüência, baseada na transformada de Fourier e na transformada de Gabor. Os ensaios foram realizados com o fluxo com velocidades médias de escoamento de 3 a 10 m/s, sendo utilizado um sensor de pressão tipo piezo-resistivo para a detecção da flutuação de pressão ocasionada pelo desprendimento e formação dos vórtices. Os ensaios foram realizados em cinco etapas com o objetivo de se verificar a influência dos seguintes parâmetros na coleta de sinais e no fenômeno: ruído da rede elétrica; influência do anteparo e do ruído proveniente do escoamento do fluxo de ar; número de pontos da amostragem na coleta dos dados; do comprimento da tubulação; e posicionamento do sensor. Pode-se observar, a sensibilidade do sistema de medição através do ensaio realizado sem o anteparo, sendo verificada a influência do ruído do escoamento de ar pelo tubo; pode-se observar também uma pequena interferência do ruído da rede elétrica predominantemente para velocidades abaixo de 3 m/s. Apesar das influências citadas, e utilizando a transformada de Gabor para análise dos sinais, observou-se um sinal mais intenso na freqüência dos vórtices para as velocidades de escoamento, podendo-se comprovar que o número de Strouhal permanece quase constante e é independente do número de Reynolds, devendo-se ressaltar que esta conclusão é valida para números de Reynolds compreendidos na faixa de 3000 a 100000. No experimento obteve-se um fator de sensibilidade (freqüência vórtices/velocidade média) de 8,2 Hz/m/s, e número de Strouhal médio de 0,196. / This work concerns the simulation of an air flux through a pipe with a triangular bluff body positioned inside it. In order to study the behavior of the Strouhal number in function of the Reynolds number. For this, the time-frequency analysis technique was used, based on Fourier transform and the Gabor transform. The experiments were carried out with an air flux velocity ranging from 3 to 10 m/s and using a piezoresistive pressure sensor to detect pressure fluctuations caused by the shedding and vortex formation. The experimental procedures were divided in five stages to make it possible to verify the influence of the following parameters in the signal data acquisition: electric network noise, the bluff body presence and the noise generated due to its presence, number of sampling data points, tubing length and sensor positioning. The sensitivity of the experiment could be observed testing the air flowing with no bluff body inside the pipe. Thus, it was possible to investigate the influence of the noise generated due to this flux limiting body. It could be also observed, mainly at 3 m/s or less, the noise generated due to the electric network. Despite the listed influences, and with the use of the Gabor transform, a more intense signal on the vortex frequency for the flow velocity was observed, showing that the Strouhal number remains almost constant and is independent of the Reynolds number. It is important to recall that this conclusion is valid for Reynolds numbers between 3000 and 100000. In the experiments the factor of sensitivity (vortex frequency/mean velocity) obtained was 8,2 Hz/m/s and the mean Strouhal number 0,196.

Diversas propostas para o desenvolvimento de novos produtos vêm sendo elaboradas com o objetivo de acelerar a homologação final e permitir o lançamento com a confiabilidade necessária para minimizar danos à sociedade e à empresa. Este trabalho explora de forma objetiva o contexto de projeto para um componente estrutural de suspensão, de elevado nível de segurança, propondo uma metodologia para sistematização de planejamento enxuto das fases, considerando as atividades técnicas que geram valor ao processo, aplicando as ferramentas disponíveis de engenharia desde a definição de uma arquitetura ótima, e a partir desta, realizar o detalhamento nas fases de projeto, protótipo e testes finais. O objetivo principal foi liberar a confecção de um ferramental definitivo de forma antecipada ao desenvolvimento tradicional, e, portanto foram avaliados os resultados fundamentais que podem ser entregues, por meio de modelagem, simulação e ensaios experimentais, de cunho tecnológico, manufatura e econômico, para servirem de informações em uma tomada de decisão que envolve grande quantia monetária. Adicionalmente, uma proposta de homologação da integridade estrutural para um novo produto foi explorada por meio da seleção de materiais, influência do processo de fabricação nas propriedades mecânicas, caracterização do novo material e ensaios de fadiga em amostras do componente submetidos aos carregamentos medidos em condições de serviço. Os resultados foram validados com dados de falhas em componente similar validado, e assim, a confiabilidade para o novo produto pôde ser verificada e aprovada dispensando testes adicionais em trechos de durabilidade. / Product development proposals have been proposed aiming to accelerate the final homologations and sign off the launch with the required reliability for minimizing the risks of damages for society and industry. This work explores a project context for a suspension structural component with high safety requirements in an objective manner, proposing a systematic lean planning approach, considering the value added thecnical deliverables, using available engineering tools from best architecture definition throughout the detailing design, prototype and testing phases. With the goal for releasing the final manufacturing tool production earlier as the traditional development method, all modeling, simulation and testing results for technological, manufacturing and economics purposes were evaluated to be used as information for a decision that must consider a high amount of monetary value. Also, a homologation proposal was explored for accessing the structural integrity for a new component considering materials selection, influence of manufacturing in the mechanical properties, characterization and fatigue testing on samples subjected to measured service loads, The results were validated with data from similar component evaluation and the reliability for the new product could be accessed and approved by dismissing additional on-road durability tests.