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.

Esta pesquisa estuda a evolução temporal dos parâmetros de propagação acústica de uma mistura de líquidos imiscíveis considerada como emulsão instável durante o processo de separação de suas fases. O principal objetivo neste trabalho é estudar o comportamento não linear de materiais que variam sua não homogeneidade quando são submetidos a um campo acústico. O estudo é baseado na teoria de análise espectral de ecos de ultra-som para entender o processo físico de interação da onda - emulsão. A emulsão bifásica que tem sido analisada neste estudo é composta principlamente por um óleo mineral A e um óleo vegetal B. A metodologia é baseada na análise tempo freqüência de ecos e sinais de backscattering de ultra-som com uma freqüência central de 5 MHz e uma largura de banda de 8 MHz @ - 3dB. A velocidade média de propagação acústica para a mistura liquida foi estimada em 1354 m/s. O coeficiente de atenuação foi calculado para cada fase separada e se obtiveram os seguintes resultados: 0.82 dB/cm - MHz para o óleo A e 0.59 dB/cm - MHz para o óleo B. O parâmetro B/A avaliado para cada fase separada foi de: 8.43 para óleo A e 10.74 para o óleo B. A variação dos parâmetros acústicos descreveram a evolução da emulsão no tempo mediante o decremento das curvas de atenuação, B/A e IBC. A velocidade de propagação não forneceu informações relevantes a respeito do processo de separação das fases, devido a sua variação mínima. A percentagem média de variação dos parâmetros acústicos durante o processo dinâmico de separação das fases da emulsão foi de 1.39% para a velocidade de propagação, 46.9 para B e 51% para B/A. Espera-se que o estudo possa ser extrapolado para o melhor entendimento da interação de ondas de ultra-som em meios não homogêneos e variantes no tempo. / This research studies the time evolution of acoustic propagation parameters of a mixture of inmiscible liquids considerated as unstable emulsion during the separation process into its original phases. The main aspect of this work is to deal with the behavior of nonlinear, nonhomogeneous and time-varying media when they are submitted in an acoustic field. The study is based on spectral analysis theory of ultrasound-backscattered echoes for understanding of physical process of the wave-emulsion interaction. The biphasic emulsion, which has been analyzed during this study, is composed by a mineral oil (phase A) and vegetable oil (phase B). The methodology was based on time-frequency analysis of backscattered broadband ultrasound echo at center frequency of 5 MHz and bandwidth of 8 MHz @ -3dB using an ultrasound system in pulse-echo mode. The mean acoustic propagation velocity for the mixture liquid was estimated in 1354 m/s. The attenuation coefficients were calculated for each separated phase resulting in 0.82 dB/cm-MHz to phase A and 0.59 dB/cm-MHz to phase B. The B/A parameter have been evaluated resulting in 8.43 (phase A) and 10.74 (phase B). The acoustic parameters variation allowed identified different emulsification state inside emulsion. The time evolution for the emulsion was described throught the decrease of attenuation, B/A and IBC. The acoustic propagation velocity don\'t provide relevant information about the phases separation process, because it showed a minimal variation. The mean percentage variation for the time evolution of the acoustic parameters was 1.39% to the acoustic propagation velocity, 46.9% to B and 51% to B/A. We hope that observations can be extrapolated aiming a better understanding of ultrasonic waves interaction in non-homogeneous time-varying medium.

Orientador: Marco Lucio Bittencourt / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T12:57:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vazquez_ThaisGodoy_D.pdf: 11719751 bytes, checksum: c6d385d6a6414705c9f468358b8d3bea (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo principal o desenvolvimento de funções de interpolaçao e regras de integraçao tensorizaveis para o Metodo dos Elementos Finitos (MEF) de alta ordem hp, considerando os sistemas de referencias locais dos elementos. Para isso, primeiramente, determinam-se ponderaçoes especficas para as bases de funçoes de triangulos e tetraedros, formada pelo produto tensorial de polinomios de Jacobi, de forma a se obter melhor esparsidade e condicionamento das matrizes de massa e rigidez dos elementos. Alem disso, procuram-se novas funçoes de base para tornar as matrizes de massa e rigidez mais esparsas possiveis. Em seguida, escolhe-se os pontos de integraçao que otimizam o custo do calculo dos coeficientes das matrizes de massa e rigidez usando as regras de quadratura de Gauss-Jacobi, Gauss-Radau-Jacobi e Gauss-Lobatto-Jacobi. Por fim, mostra-se a construçao de uma base unidimensional nodal que permite obter uma matriz de rigidez praticamente diagonal para problemas de Poisson unidimensionais. Discute-se ainda extensoes para elementos bi e tridimensionais / Abstract: The main purpose of this work is the development of tensor-based interpolation functions and integration rules for the hp High-order Finite Element Method (FEM), considering the local reference systems of the elements. We first determine specific weights for the shape functions of triangles and tetrahedra, constructed by the tensorial product of Jacobi polynomials, aiming to obtain better sparsity and numerical conditioning for the mass and stiffness matrices of the elements. Moreover, new shape functions are proposed to obtain more sparse mass and stiffness matrices. After that, integration points are chosen that optimize the cost for the calculation of the coefficients of the mass and stiffness matrices using the rules of quadrature of Gauss-Jacobi, Gauss-Radau-Jacobi and Gauss-Lobatto-Jacobi. Finally, we construct an one-dimensional nodal shape function that obtains an almost diagonal stiffness matrix for the 1D Poisson problem. Extensions to two and three-dimensional elements are discussed. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:01:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_RonaldoFernandes_D.pdf: 2368458 bytes, checksum: 01da7061fcacf61682f9aa00dceb6837 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho, o problema da análise dinâmica de estruturas em médias freqüências é abordado. Em geral, métodos numéricos tais como elementos finitos e elementos de contorno não são apropriados para tratar estes casos. As principais razões são a necessidade do refinamento das malhas com o aumento da freqüência e o cálculo da influência dos parâmetros incertos, cujo efeito em particular, para médias e altas freqüências, tende a ser significativo. O problema do refinamento do modelo pode ser superado através de métodos semi-analíticos, como por exemplo, o método do elemento espectral. Em relação à simulação dos sistemas com parâmetros de entrada incertos, métodos baseados em conjuntos nebulosos e métodos probabilísticos são adotados. Nesta tese, uma proposta combinando o método do elemento espectral com conjuntos nebulosos é conduzida. O principal foco deste trabalho é apresentar uma nova abordagem para o problema em médias freqüências. Neste contexto, funções de resposta em freqüência são adotadas para representar o efeito dos parâmetros de entrada não determinísticos na resposta dinâmica de estruturas. Para ilustrar o procedimento proposto, exemplos numéricos são tratados, como o caso simples de uma placa retangular reforçada com vigas e também o caso de uma estrutura do tipo pórtico / Abstract: It is well-known that, in the mid-frequency range, numerical methods such as finite and boundary elements are not suitable for structural dynamic analysis. One of the reasons is the fine mesh resolution required to accurately model the physical problem, leading to large computational models. The other reason is associated with the difficulty in estimating the response statistics for system parameter variations. The mesh refinement problem can be addressed using semi-analytical methods, such as the spectral element method. However, in general, these methods are very limited with respect to the geometry and boundary conditions that can be treated. With respect to parameter variation, the simulation of systems with uncertain parameters has in the past been addressed with different techniques, such as finite elements applied to stochastic problems and fuzzy set based methods. In this thesis, the spectral element method is combined with a special implementation of a fuzzy set based method that avoids the well-know effect of overestimation in interval computations. In this regard, some efficient alternatives, such as the transformation method and the sparse grids approach are proposed. In this work, the main goal is to provide alternatives to address dynamic problems under uncertainty in the mid-frequency range. In this context, envelopes for frequency response functions are used to represent the effect of non-deterministic input parameters in the dynamic response of structures. To illustrate he proposed procedure, numerical examples are treated, such as a simple rectangular plate reinforced with beams and a frame-type model / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Roberto de França Arruda / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T08:53:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_RangelFerreirado_D.pdf: 7547341 bytes, checksum: 0793f0ff7763f81b44868f59db73aab6 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta tese estuda e investiga o problema de propagação de ondas em estruturas periódicas usando o método de elemento espectral, a relação entre a matriz dinâmica e a matriz de transferência é mostrada para alguns casos, tais como, viga, barra, placa de Levy e modelo de Minddlin Hermman. A partir destas teorias, o método de propagação de ondas usando um modelo de elementos finitos de uma fatia do guia de ondas, WFEM é apresentado e o problema de prever os modos de propagação e os números de onda correspondentes. O objetivo deste trabalho é mostrar que usando o método WFEM e uma fatia do guia de onda modelado com elementos finitos sólido é possível construir elementos finitos espectrais para ser usado em guias de ondas homogêneos sem precisar de malha de refinamento. Tais elementos podem ser usados para modelar guias de ondas com seção transversal constante. A matriz de rigidez dinâmica para o elemento de barra elementar e para o elemento de viga de Euler Bernoulli são obtidos usando a formulação espectral padrão e obtidas usando uma fatia do guia de onda modelado pelo método FEM, são mostrados resultados do método proposto. / Abstract: This thesis, studies and investigates wave propagation problem in periodic structures using the spectral element method, the relation between the dynamic matrix and the transfer matrix is shown for some cases, such as, beam, bar, Levy plate and Mindlin-Herrmann's model. From these theories, the Wave Finite Element Method, WFEM is presented and the problem of predicting the wave propagation modes and the respective wavenumbers. The purpose of this work is to show that using the WFEM method and a slice of the waveguide modeled with solid finite elements, it is possible to develop spectral finite elements to be used in long homogeneous waveguides without the need of mesh refinement. Such elements can be used to model waveguides with constant cross section and long spans. The dynamic stiffness matrix of a simple rod and Bernoulli Euler beam element obtained using the standard spectral formulation and obtained via the FEM model of a slice are shown to be similar, thus validating the proposed method. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Daniel Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:30:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_LeversonFariasLamonier_D.pdf: 15914858 bytes, checksum: 1c9b9d5747ffb493f5451d81d2898051 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho realizamos três importantes etapas: 1) montar e caracterizar um laser selado de 13C02, 2) empregar o laser selado de 13C02 como fonte de bombeamento óptico para a molécula de metanol CH30H, e utilizá-lo pela primeira vez, para excitar o isótopo de metanol 13CH30H para geração de ondas na região do TeraHertz (THz) e 3) Propor "assignments" para as transições THz do CH30H e do 13CH30H. Para excitar as respectivas moléculas de metanol, um tubo comercial selado de 13C02 foi montado e caracterizado num ressonador laser Fabry-Perot. Dois cabeçotes de aluminio foram conectados por 4 barras de invar, separado em 135cm. Em um dos cabeçotes, temos uma grade de difração (150 linhas/mm) na configuração Littrow para selecionar as linhas de emissao do respectivo laser. 0 2° cabeçote suporta um espelho de saída de ZnSe (90% de refletividade com 10m de raio de curvatura) acoplado num PZT para sintonia fina da frequência do laser. No sistema de alimentação, usamos uma fonte de alta tensão comercial (25kV, 8mA) operando em regime DC. Com isso, utilizamos o respectivo laser para excitar as moléculas CH30H e 13CH30H, onde fomos pioneiro no uso do mesmo para bombeio óptico da molécula 13CH30H. Decorrente disso, obtemos os espectros de absorção em torno de cada linha de emissão do 13C02 dos respectivos metanol. Estes dados serviram de referenda para investigação sistemática de novas emissões THz, onde observamos e caracterizamos 12 novas linhas THz do CH30H e 19 do 13CH30H. Todas foram caracterizadas em relação ao seu comprimento de onda, offset, pressao de trabalho, polaridade e intensidade relativa.Utilizando os dados de linhas THz observados por nós, e os espectros de absorção a Transformada de Fourier do CH30H e do 13CH30H, um programa computacional intitulado "Ritz", identificou "assignments" para 4 transições THz do CH30H e 9 emissoes THz para 13CH30H, respectivamente / Abstract: In this work we accomplish three important tasks: to mount and to characterize a laser sealed-off 13C02 to optically pump first time methanol molecules CH30H and 13CH30H for generation of TeraHertz waves; Proposed assignments for transistions THz of the CH30H and 13CH30H. For optical pumping we use a commercial sealed-off 13C02, tube in a homemade Fabry-Perot laser resonator, mounted on two aluminum blocks connected by invar rods and separeted by 1.35m. One block holds a grating (150grooves/mm) used in Littrow configuration to select the emission line, while the second block supports a ZnSe output mirror (90% reflectivity and 10m radius of curvature) mounted on a PZT for fine frequency tuning. We use high voltage power supply (25kV, 8mA) to operate the 13C02 laser in CW regime. A cooling system maintains operation of the laser tube at -10o C. Output powers of l0 W and 1l0 MHz tuning range are typical for lines with higher optical gains. After, molecules CH30H and 13CH30H, optoacoustics spectroscopy (OA) signal, obtained around each sealed-off 13C02 laser line were the starting point to search for THz laser lines. For the more intense OA signal, a systematic investigation was performed to observe and characterize 12 new THz lines of the CH30H and 19 THz emissions of 13CH30H that they had been characterized in wavelength, offset, working pressure, relativepolarity and relative intensity. The available data has been compared a Ritz analysis of the high-resolution Fourier-Transform absorption spectrum of CH30H and 13CH30H, resulting in the assignments for 4 THz transistions of the CH30H and 9 THz emissions for 13CH30H, respectively / Doutorado / Física Atômica e Molecular / Doutor em Ciências

Orientador: Jose Maria Campos dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:28:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_EdmilsonRicardodeOliveira_D.pdf: 25995651 bytes, checksum: a64cd6e4f023f4dbf1ec723a3f5391f2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Nesta tese, uma avaliação do comportamento vibracional médio em freqüência-espaço é realizada com o objetivo de identificar como as vibrações se propagam através de uma estrutura em altas freqüências. Para isso, utilizaram-se equações diferenciais de energia, assim como equações diferenciais de movimento para propagação de ondas transversais e longitudinais no plano (x,y), as quais foram numericamente resolvidas. As metodologias empregadas para resolver as equações diferenciais parciais de energia são: Analiso de Fluxo de Energia ("Energy Flow Analysis - EFA"), Método do Fluxo de Energia utilizando Elementos Finitos ("Energy Finite Element Method - EFEM"), Método do Elemento Espectral de Energia ("Energy Spectral Element Method - ESEM"). Para resolver numericamente as equações diferenciais de propagação de ondas foi utilizado o Método dos Elementos Espectrais ("Spectral Element Method - SEM"). O foco principal desta tese é determinar os fluxos e densidades médios totais e parciais por EFEM e ESEM para estruturas simples como barras e vigas colineares, vigas acopladas em ângulos arbitrários e vigas acopladas na forma de um T. Na formulação do EFEM está incluso um mecanismo {matriz de elemento de junta) que modela o acoplamento entre elementos estruturais das estruturas mencionadas anteriormente. A matriz de elemento de junta é única para cada tipo de junta, e necessita de procedimento especial para ser inserida na matriz global do sistema de equações do EFEM. ESEM é uma formulação matricial baseada na solução geral da equação diferencial parcial de energia, assim sendo, o elemento espectral de energia é equivalente a um número infinito de elementos finitos de energia. Finalmente, o último método, SEM, é obtido a partir da solução exata da equação diferencial de propagação da onda, e portanto, não existe aproximação implícita na discretização como no caso do EFEM. Assim, os resultados obtidos por SEM foram utilizados para comparação com os resultados obtidos por EFEM e ESEM. Uma investigação experimental do comportamento vibracional de uma estrutura composta por duas barras colineares e uma outra composta por vigas conectadas na forma de T no sistema (x,y) foi realizada para verificar os resultados de EFEM, ESEM e SEM. Também foram estimados os Fatores de Perda por Acoplamento ("Coupling Loss Factor - CLFs") experimentais da Análise Estatística de Energia ("Statistical Energy Aiialysis - SEA") usando a técnica do Método da Potência Injetada ("Power Injection Method - PIM") com as respostas vibracionais medidas ao longo da viga T / Abstract: In this thesis, an evaluation of space frequency average vibrational behavior has been done with the aim of identifying how vibrations are propagating through a structure in high frequencies. For this purpose, energy differential equations were used, as well as equilibrium differential equations for the propagation transversal and longitudinal of waves in the plane (x,y), which were numerically solved. The methodologies used to solve the energy partial differential equations are Energy Flow Analysis (EFA), Energy Finite Element Method (EFEM), Energy Spectral Element Method (ESEM). The equilibrium differential equations for the propagation of waves were solved by Spectral Element Method (SEM). The main focus of this work is to determine the total and partial averages of flow and energy densities by EFEM and ESEM for simple structures such as colinear rods and beams, coupled beams in arbitrary angles and a T-beam. In the formulation of EFEM the mechanism (joint element matrix) that models the coupling among structural elements of the structures mentioned previously is included. The joint element matrices are unique for each type of joint, and a special procedure to be inserted into global matrix equation systems of the EFEM. ESEM is the matricial formulation based on the general solution of the partial differential equation of energy, therefore, the energy spectral element is equivalent to an infinite number of energy finite elements. Finally, the last method, SEM, is obtained from the exact solution for the differential equation of wave propagation, and, therefore, no implicit approximation as in EFEM case. The results obtained by SEM were used to compare with the results obtained by EFEM and ESEM. Experimental investigation of vibrational behavior of two coupled collinear rods and a T shaped beam structure was performed to verify the results of EFEM, ESEM and SEM. Also, an estimation of the coupling loss factor (CLFs) of Statistical Energy Analysis (SEA), was performed using the Power Injection Method from vibrational response measured along the T-beam / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Flavio Caldas da Cruz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T02:45:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nogueira_GiovanaTrevisan_D.pdf: 19393516 bytes, checksum: a3b51900ea17f278fbdc63e608d828d4 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: No final da década de 90, pentes de freqüências ópticas baseados em lasers de Ti:safira de modos travados tornaram-se uma importante ferramenta na área de metrologia. Eles têm sido usados, por exemplo, em medidas diretas de freqüências de várias centenas de THz e em relógios atômicos ópticos. Para a implementação de dois sistemas de pentes de freqüências ópticas, desenvolvemos neste trabalho dois lasers de Ti:safira de femtossegundos de alta taxa de repetição, que usam espelhos de varredura (chirped mirros) no lugar de prismas para compensar a dispersão em velocidade de grupo. Um dos lasers tem taxa de repetição em 770 MHz que pode ser facilmente ajustada entre 750 MHz and 1 GHz. A dispersão total da cavidade é de -60 fs2 , produzindo um espectro centrado em 780 nm com largura a meia altura em torno de 10 nm e pulsos de 150 fs. Este laser teve seu espectro alargado por duas fibra de microestrutura, cobrindo um intervalo de 510 à 1100 nm. O outro laser possui cavidade com taxa de repetição sintonizável entre 1 e 2,12 GHz, e um espectro que se estender de de 585 até 1200 nm a -20 dB abaixo do máximo em 986 nm sem o uso de fibra de microestrutura.A cavidade do laser tem dispersão total próxima de zero, porém com oscilações entre -50 a +100 fs2 entre 700 nm e 900 nm, que foi medida por interferometria de luz branca. Nós mostramos que cerca de 17 % (76 %) da potência intracavidade (de saída) é gerada basicamente por efeitos não lineares em passagem única no cristal de Ti:safira, observada na região verde do espectro e entre 960 nm e 1200 nm, fora da banda da cavidade laser e onde o ganho do cristal de Ti:safira é baixo. Ambos os lasers tiveram suas taxas de repetição medidas e estabilizadas em relação a osciladores estáveis, podendo ser sintonizados em um intervalo de 30 kHz através do oscilador de referência. Construímos interferômetros de Michelson e Mach-Zender para a medida do deslocamento entre onda portadora e envelope do pulso do sistema do laser cujo espectro é ampliado pela fibra. O batimento entre freqüências do pente próximas a 520 nm e o segundo harmônico da parte do espectro em 1040 nm é medido em um fotodetector rápido. Estes sistemas serão inicialmente utilizado em um relógio atômico óptico baseado na transição de intercombinação de átomos de cálcio frios e aprisionados. Entretando, além de aplicações em metrologia de tempo e freqüência, os pentes de freqüências ópticas podem ser ferramentas atrativas para uso em espectroscopia atômica e molecular de precisão e estudos de dinâmicas rápidas que exploram a combinação de alta resolução e cobertura espectral larga fornecidas pelo pente de freqüências / Abstract: Optical frequency combs based on femtosecond Ti:sapphire lasers and introduced at the end of the 90s have revolutionized the optical metrology field. They have allowed ultraprecise optical spectroscopy, by direct measurement of frequencies of several hundred THz, and the development of optical atomic clocks . To implement optical frequency combs, we have to stabilize both the repetition rate and the carrier-to-envelope oÿset frequency of the femtosecond laser. We have developed two versions of optical frequency combs based on high-repetition rate femtosecond Ti:sapphire lasers, which use chirped mirrors instead of prisms for compensating the group velocity dispersion. The combs will be initially used in an optical atomic clock based on the intercombination transition of cold and trapped calcium atoms. One of our fsec Ti:sapphire lasers has a repetition rate that can be easily adjusted between 750 MHz and 1 GHz. The total dispersion of the cavity is -60 fs2 . It produces pulses of 150 fs with a spectrum centered at 780 nm, with a width of 10 nm. The spectrum of this laser has been broadened with a microstructure fiber, and covers an optical octave extending from 520 and 1040 nm. The other fsec Ti:sapphire laser has a repetition rate that can be changed from 1 to 2.12 GHz, and a spectrum that extends from 585 nm to 1200 nm, without use of microstructure fibers. These wavelengths are points in the spectrum at -20 dB below the maximum at 986 nm. The laser cavity has total intracavity dispersion near zero, but with oscillations from -50 to +100 fs2 between 700 to 900 nm, that have been measured by white light interferometry. We showed that 17 % (76 %) of the intracavity (output) power is generated by nonlinear effects in a single pass through the crystal, and with a spectral distribution concentrated between 960 nm and 1200 nm, thus outside the laser cavity bandwidth and where the Ti:sapphire gain is lower. Emission in the green has also been observed, which is also outside the laser cavity bandwidth and the emission gain profile of the Ti:sapphire crystal. The repetition rate of both lasers have been phase-locked to stable microwave oscillators, and could also be frequency tuned in a range of 30 kHz with respect to the reference oscillator. We have built f-2f interferometers to measure the carrier-to-envelope oÿset frequency of the laser whose spectrum is broadened by the microstructure fiber. Comb frequencies near 540 nm are heterodyned in a fast photodetector with the second harmonic of the comb light at 1080 nm. In addition to applications in optical time and frequency metrology, the optical frequency combs should be attractive tools for use in precision atomic and molecular spectroscopy, coherent control which exploits the coherent accumulation effect, and studies of fast time dynamics that take advantage of the combination of the ultra high resolution and broadband spectral coverage provided by the comb / Doutorado / Ótica / Doutor em Ciências

Orientadores: Alvaro Penteado Crosta, Jorge Enrique Coniglio, Carlos Roberto de Souza Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-09T01:02:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ducart_DiegoFernando_D.pdf: 12616114 bytes, checksum: 269fcd23fc0d54b276f58844eebbd62f (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O prospecto epitermal Cerro La Mina, localizado na região de Los Menucos, Patagônia Argentina, está sendo atualmente alvo de exploração de depósitos epitermais de metais preciosos. Atividade hidrotermal Triássica Superior produziu intensa alteração em riolitos, andesitos, ignimbritos e tufos do Grupo Los Menucos de idade Triássico Média a Superior, no maciço de Somún Curá. O emprego de técnicas de mapeamento geológico, sensoriamento remoto multi- e hiperespectral, espectroscopia de reflectância e de análise de isótopos estáveis permitiu a caracterização de cinco eventos de alteração de origem hidrotermal na área de estudo. O evento 1 resultou em um sistema epitermal de baixa sulfetação com veios de quartzo, alguns deles com ocorrências de ouro com teores entre 1 a 10 g/t e alteração sericítica, que afetou ignimbritos riolíticos e rochas sedimentares da Formação Vera. As alterações relacionadas aos eventos 2 e 3, as mais importantes do ponto de vista volumétrico, se relacionam a um sistema epitermal de alta sulfetação, afetando riolitos, dacitos e andesitos da Formação Sierra Colorada. Estas rochas vulcânicas constituem um complexo de domos de ressurgimento, localizado no interior de uma provável caldeira vulcânica de forma oval, vinculada a uma zona transtensiva entre duas falhas transcorrentes destrais regionais. Algumas das características mais importantes deste sistema epitermal incluem a presença de brechas hidrotermais, algumas com ocorrências de ouro com teores muito locais de até 60 g/t, silicificação pervasiva e quartzo vuggy, junto com alteração argílica avançada com alunita- 1 hipogênica, woodhouseita, svanbergita, minamiita, pirofilita, diásporo, dickita e caulinita. A alunita-l formou-se a 267°C, indicando uma origem hidrotermal-magmática. Valores de d 'POT. 34¿S da alunita-l (4,4 a 10,3 %0) são maiores do que os obtidos para a pirita contemporânea (-14,8 a -10,8%0) sugerindo que o sulfato aquoso foi derivado da reação de desproporção do S 'O IND. 2¿ em um ambiente hidrotermal-magmático. Os valores de d 'POT. 34¿S e d 'POT. 18¿ O da alunita-1 sugerem que o vapor que transportava o S 'O IND. 2¿ condensou em água meteórica com uma razão 'H IND. 2¿ S/¿SO IND.4¿ <1. Os valores isotópicos de oxigênio e hidrogênio da caulinita e dickita também são compatíveis com uma origem hidrotermal-magmática. A alteração relacionada ao evento 4, de forma estratiforme horizontal e caracterizada por intensa silicificação com calcedônia e opala, gradando localmente em profundidade para alteração argílica avançada com alunita-2 mais caulinita ± dickita, foi originada em um ambiente steam-heated. A alunita-2 está enriquecida em 'S SOB. 34' relativamente ao sulfeto, refletindo troca isotópica parcial de enxofre entre os componentes aquosos 'H IND. 2¿ S e ¿SO IND.4¿. Esta alteração se superpõe localmente às alterações dos eventos 2 e 3, sugerindo uma queda do nível do lençol freático, provavelmente somado à denudação sin-hidrotermal da parte superior das rochas. O evento 5 está metalogeneticamente relacionado com a formação de depósitos de fluorita, comparáveis de forma descritiva aos mundialmente conhecidos como "veios de fluorita-quartzo de baixa temperatura". Estas mineralizações de fluorita não estariam vinculadas com os processos metalogenéticos relacionados às mineralizações de ouro dos sistemas epitermais do prospecto. Os resultados deste estudo contribuem significativamente no entendimento de aspectos relacionados à gênese deste sistema epitermal complexo, constituindo parâmetros importantes para a formulação de um modelo de exploração mineral para a região. Uma consistente discriminação de minerais de alteração deste prospecto foi também conseguida por meio de sensoriamento remoto orbital. A aplicação de técnicas de processamento em imagens dos sensores multiespectral Terra/ASTER e hiperespectral Hyperion resultou em diferentes mapas litológicos, minerais e estruturais. A correlação satisfatória entre estes resultados e dados de campo demonstra a importância do sensoriamento remoto nos trabalhos de um programa de exploração, tanto para as etapas iniciais em escala regional, como também para etapas mais avançadas em escala de prospecto ou de depósito / Abstract: The epithermal Cerro La Mina prospect, located in the Los Menucos region, Patagonia Argentina, is currently being explored for epithermal precious-metal mineralization. Triassic hydrothermal activity produced intense alteration of rhyolites, andesites, ignimbrites, and tuffs of the Middle- to Late Triassic Los Menucos Group, in the Somún Curá massif. The use of techniques, including geological mapping, multi- and hyperspectral remote sensing, reflectance spectroscopy and staple isotope analysis, alIowed the characterization of five hydrothermal alteration stages in the study area. Event 1 resulted in a low-sulfidation epithermal system with quartz veins, some of them with gold grades between I and 10 g/t and sericitic alteration, which affected riolitic ignimbrites and sedimentary rocks of the Vera Formation. Alteration associated to stages 2 and 3, the most important from the volumetric viewpoint, is related to a high-sulfidation alteration system, which affected rhyolites, dacites and andesites of the Sierra Colorada Formation. These volcanic rocks comprise a complex of resurgent domes, located within a likely oval-shaped volcanic caldera, formed in a transtensive zone placed between two regional dextral strike-slip faults. Some of the most important characteristics of this epithermal system include the presence of hydrothermal breccias, some with gold occurrences with grades locally reaching up to 60 g/t, pervasive silicification and vuggy quartz, together with advanced argillic alteration with hypogenic alunite-l, woodhouseite, svanbergite, minamiite, pyrophyllite, diaspore, dickite and kaolinite. Alunite-l was formed at 267°C, indicating a hydrothermal-magmatic origino Values of d 'POT. 34¿S of alunite-l (4.4 to 10.3 %0) are higher than those obtained for contemporary pyrite (-14.8 to -10.8%0), suggestirig that aqueous sulfate was derived of the S 'O IND. 2¿ disproportion reaction in a hydrothermal-magmatic system. d 'POT. 34¿S and d 'POT. 18¿ O values from alunite-l suggest that the vapor that carried S 'O IND. 2¿ condensate in meteoric water with a ratio of 'H IND. 2¿ S/¿SO IND.4¿ <1. Isotopic values of oxygen and hydrogen for kaolinite and dickite are ais o compatible with a hydrothermal-magmatic origino Alteration related to event 4, characterized by intense silicification blanket with chalcedony and opal, locally grading at depth to advanced argillic alteration with alunite-2 plus kaolinite ± dickite, was originated in a steam-heated environrnent. Alunite-2 is enriched in 'S SOB. 34' in relation to sulfide, reflecting a partial isotopic exchange of sulfur between the aqueous components 'H IND. 2¿ S e ¿SO IND.4¿. This alteration localIy overprints those from stages 2 and 3, suggesting a fall in the level of the water table, probably adding up to syn-hydrothermal erosion of the upper portion of the rocks. Event 5 is related to the formation of fluorite veins, comparable to low-temperature quartz-fluorite veins. These fluorite mineralizations are apparently not linked with the processes related to the gold epithermal. systems of the prospect. The results of this study contribute significantly in the understanding of metallogenic aspects of this complex epithermal system, constituting important parameters to the formulation of a mineral exploration model for the region. Consistent discrimination of the main alteration minerais of this prospect was also achieved by means of satellite remote sensing. The application of processing techniques on images of the multispectral- Terra/ASTER and hyperspectral Hyperion sensors resulted in different lithologic, mineral and structural maps. Satisfactory correlations between these results and field data demonstrate the key importance of the remote sensing in the work of an exploration program, in the initial stages of regional scale and also in more advanced stages, at prospect or deposit scales / Doutorado / Metalogenese / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Augusto Camargo Lamparelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-09T05:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mercante_Erivelto_D.pdf: 2989061 bytes, checksum: 75872d2f0b562b1a4ee7798a720abb60 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Estudos e pesquisas referentes ao acompanhamento da produção agropecuária têm um peso determinante e estratégico na economia do país. Nos últimos anos, essas pesquisas vêm sofrendo grandes transformações para se tornarem menos subjetivas. A associação das técnicas de sensoriamento remoto e métodos estatísticos podem proporcionar uma visão sinóptica das áreas semeadas, gerando, assim informações sobre a área plantada das culturas e a variabilidade existente nelas. Entretanto, a utilização dos dados provenientes de imagens de satélites está condicionada, principalmente, às propriedades de refletância e absorção dos componentes da superfície e pelo comportamento da atmosfera. Dentre as culturas de grande valor econômico, a soja (Glycine max (L) Merrill.) se destaca como um dos principais produtos da agricultura brasileira, assumindo grande importância econômica nas exportações. O estado do Paraná se destaca como um dos maiores produtores agrícolas do país, e a sua economia é baseada principalmente na agricultura voltada para a produção de grãos. Neste contexto, o objetivo da pesquisa foi estudar a relação entre o comportamento espectral da cultura de soja com a ao longo de seu ciclo de desenvolvimento, gerando informações e metodologias para auxiliar no acompanhamento da produção e estimativa de área da cultura na região Oeste do Paraná. As áreas monitoradas abrangem 36 municípios e duas áreas agrícolas comerciais localizadas próximas ao município de Cascavel/PR. Foram utilizadas imagens do satélite Landsat 5/TM (cena órbita/ponto 223/77) e imagens do satélite Terra sensor MODIS (produto MOD13Q1), caracterizando, assim, a passagem de escala entre as imagens dos dois sensores com resoluções espaciais diferentes. Dados de produtividade da cultura foram coletados nas escalas local (para as duas áreas monitoradas) e regional junto à Secretária de Agricultura e Abastecimento do Paraná ¿ SEAB (para os 36 municípios). A cultura da soja foi monitorada nas safras 2003/2004 e 2004/2005 utilizando imagens dos satélites. Para a utilização das imagens do satélite Landsat 5/TM de forma multitemporal foram realizados ainda os procedimentos de correção atmosférica e normalização de imagens. No intuito de caracterizar a resposta espectral da biomassa da cultura da soja e a sua relação com a produtividade final, geraram-se imagens referentes aos índices de vegetação NDVI e GVI. Foram realizadas análises de correlação e regressão entre dados de produtividade (variável predita) e dados espectrais (variável preditora) oriundos dos índices de vegetação (NDVI e GVI) em nível municipal (36 municípios) e local (duas áreas). Os resultados obtidos com a correção atmosférica e a normalização de imagens são coerentes quanto ao comportamento espectral dos alvos, vegetação e solo. Após o mapeamento das áreas com a cultura da soja (¿máscaras de soja¿), por meio das imagens temporais do Landsat 5/TM, foi possível realizar a passagem de escala para o sensor MODIS. O comportamento espectral da cultura se mostrou diferente para as imagens Landsat 5/TM com os tratamentos de refletância aparente, de superfície e de normalização. Por meio dos gráficos dos perfis espectrais traduzidos pelos índices NDVI e GVI foi possível acompanhar o ciclo de desenvolvimento da cultura da soja. As melhores correlações e regressões lineares entre os parâmetros espectrais e a produtividade final ocorreram quando considerado todo o ciclo de desenvolvimento da cultura. Quanto aos índices de vegetação utilizados NDVI e GVI, observou-se que o GVI teve comportamento com menor variação quando analisado os resultados das regressões. Em síntese, os resultados demonstraram que utilizando somente técnicas de modelagem estatística com dados espectrais foi possível estimar em até 85% a variabilidade encontrada na produtividade da soja / Abstract: Studies and researches referring to attendance of the agropecuary production have a determinant strategic importance in the economy of the country. In the last years, those researches have been suffering great transformations to become less subjectives. The association of the remote sensing technique and statistic methods can provide a synoptic view of the seeded areas, in this manner producing information about the planted area of the crops and the variability on them. However, the use of data from the images of satellite is stipulated mainly to the reflectivity properties and absorption of the surface components and also for the atmosphere behaviour. Amongst the crops of great economic value, the soybean (Glycine max (L) Merrill.) emphasizes as one of the main product of the Brazilian agriculture, assuming big economic importance in the exportations. The Paraná state stands out as one of the biggest agricultural producers of the country, and its economy is based mainly towards to the production of grains. In this context, the aim of the research was study the relation between the spectral behaviour of the soybean crop with the end yield along its development cycle, producing information and methodologies to assist the attendance of the production and area estimation of the western Paraná region crop. The areas monitored reach 36 municipal districts and two agricultural commercial areas located near of Cascavel/PR. It was used images from satellite Landsat 5/TM (orbit/point 223/77) and images of the satellite Terra sensor MODIS (product MOD13Q1), then characterizing the crossing scale between the images from both sensors with different spatial resolution. Crop yield data were collected, in the local scale (to both monitored areas) and in the regional scale together with the Secretary of Agriculture (SEAB) (to the 36 municipal districts). Through the satellites images, the soybean crop was monitored in the 2003/2004 and 2004/2005 harvests. For the use of images from the satellite Landsat 5/TM of multitemporal form was realized the proceeding of atmospheric correction and image normalization. In the aim of distinguishing the biomass spectral answer of the soybean crop and its relation to the end yield, it was created images referring to vegetation indexes NDVI and GVI. It was accomplished analyses of correlation and regression between the yield data (variable predict) and spectral data (variable predictor) derived from vegetation indexes (NDVI and GVI) in municipal level (36 municipal districts) and local (two areas). The results obtained with the atmospheric correction and image normalization presented coherent as to the spectral behaviour of the vegetation and soil target. After the area mapping with the soybean crop (soybean mask) by the temporary images of Landsat 5/TM, it was possible to realize the cross-scale to the MODIS sensor. The spectral behaviour of the crop was showed different in the Landsat 5/TM images to the apparent reflectance usage, surface and normalization. By mean of the graphics of spectral profile translated from the NDVI and GVI indexes was possible follow the development cycle of the soybean crop. The best correlations and linear regressions between the spectral parameters and the end yield will occur when it is considered all the cycle of the crop development. For the matters of vegetation indexes NDVI and GVI used, it was observed that the GVI had a less variable behaviour when analysed the results of regressions. In the sum up, the results showed that using only statistical modelling techniques with spectral data was possible estimate 85% of variability found in the soybean yield / Doutorado / Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável / Doutor em Engenharia Agrícola