Este trabalho apresenta a operacionalização e a análise metrológica de um sistema de calibração de acelerômetros por choque mecânico. O referido sistema é composto por um conjunto de aplicação de choque por queda livre, um analisador de sinais dinâmicos, um par de condicionadores e um acelerômetro piezoelétrico padrão de referência. A operacionalização consistiu em elaborar um procedimento de medição e desenvolver um software de aquisição e análise de resultados, já a avaliação metrológica, buscou comparar a exatidão do sistema através de especificações técnicas dos equipamentos utilizados, as recomendações previstas em norma e de avaliações experimentais, objetivando identificar e avaliar as principais componentes de incertezas que influenciam nos resultados de calibração. A técnica estudada complementa a técnica atualmente muito empregada na calibração de acelerômetros, atingindo valores de amplitude até 200 vezes maior e com incertezas na ordem de 3 a 5 % do valor da sensibilidade de choque medida.

Neste trabalho se procurou calibrar modelos de previsão de desempenho de pavimentos aeroportuários, através da análise direta de parâmetros que os caracterizassem. Para tanto se montou uma base de dados com informações de estrutura, clima, tráfego, condição de uso e histórico de construção e manutenção, para pistas de aeroportos em operação no Brasil. Dos resultados obtidos, os mais expressivos são destacados e indicados para serem utilizados como modelos de previsão de desempenho, limitados pelas considerações feitas nas respectivas análises.

O modelo HDM-III é utilizado em todo mundo para alocação de recursos em nível de rede na construção e manutenção de pavimentos rodoviários. O Banco Mundial recomenda a determinação prévia de fatores de calibração para os seus modelos de previsão de desempenho, a fim de adequá-los em caráter regional. No presente estudo, os principais modelos componentes do HDM-III para previsão do desempenho de pavimentos asfálticos foram aplicados a algumas bases de dados selecionadas, referentes a rodovias em serviço no Brasil e nos EUA, de modo a estudar o comportamento dos fatores de calibração necessários para aplicação dos modelos. Verificou-se que o modelo para previsão da irregularidade longitudinal apresenta grande estabilidade, praticamente não requerendo calibração. Os modelos para previsão do momento em que as primeiras trincas severas se tornam visíveis na superfície do pavimento são também muito consistentes, mas requerem recalibração devido a variações nas condições climáticas. O modelo para previsão dos afundamentos em trilha de roda em pavimentos flexíveis revela também boa consistência, mas é o mais suscetível de todos a diferentes condições regionais.

As modificações de projetos de aeronaves existentes para a instalação de novos sistemas e armamentos de forma a afetar a configuração externa da aeronave é prática comum na aviação de defesa. Modificações que impactam significativamente a aerodinâmica ou as condições de vôo influenciam os coeficientes de pressão ao longo das superfícies da aeronave. Essas mudanças no escoamento podem causar perturbações nas medidas dos sensores anemométricos exigindo que recalibrações anemométricas sejam realizadas para que os requisitos de certificação continuem a ser atendidos. Atualmente, a recalibração dos sensores é feita com ensaios em vôo. O objetivo do presente trabalho é propor alternativas que possam minimizar ou até mesmo substituir ensaios em vôo para recalibração dos sensores anemométricos e demonstração do cumprimento dos requisitos. O uso de ferramentas de dinâmica dos fluídos computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD, em inglês). torna-se cada dia mais comum e aceito como fonte confiável de dados. Algumas análises para avaliar o melhor posicionamento dos sensores anemométricos, por exemplo, já são realizadas com o uso de ferramentas deste tipo. A análise de impacto de manutenções estruturais próximas a sensores também já é realizada com o uso de CFD. No desenvolvimento do trabalho, analisou-se o impacto da instalação de sistemas militares em uma plataforma civil utilizada em vôos regionais. Estudando os dados disponíveis da certificação do sistema anemométrico da plataforma básica foi possível relacionar aspectos que não sofreram alterações e com o uso da ferramenta de dinâmica dos fluidos computacional CFD++ calculou-se a variação do escoamento no entorno dos sensores anemométricos. Uma metodologia alternativa para certificação do sistema anemométrico, em especial para operação em espaço aéreo com Separação Vertical Mínima Reduzida (do inglês Reduced Vertical Separation Minimum, RVSM) é proposta. Metodologia esta baseada na reutilização de boa parte dos dados referentes à variação produtiva e erros decorrentes desta variação e na utilização de cálculos de CFD para avaliação da magnitude dos efeitos provenientes destas modificações. Como resultado, mostra-se possível a redução do número de ensaios em vôo necessários para a certificação da aeronave derivada, sem influenciar na qualidade e confiabilidade dos dados utilizados para embasar a calibração deste novo modelo de aeronave.

Medidores de vazão tipo tubos de Venturi são amplamente utilizados nas indústrias aeronáuticas devido a sua construção simples, grande faixa de medição, menores perdas de carga e melhor precisão quando comparados a outros medidores de vazão mássica. Este trabalho consiste em realizar uma análise metrológica da calibração de tubos de Venturi utilizados para medir vazão mássica de sangria de ar de motores em aeronaves ("Bleed"). Neste contexto, é apresentado o estado da arte. A metodologia adotada foi o estudo de um modelo simplificado, comparado ao modelo completo e normalizado de tubos de Venturi, por meio de técnicas de diagnóstico de modelo de regressão. O procedimento de calibração usualmente empregado foi analisado e a análise metrológica foi conduzida por meio do estudo do processo de medição, dos dados da calibração e do modelo matemático estudado, incluindo as especificações técnicas da instrumentação utilizada na medição. Os resultados obtidos trouxeram benefícios mensuráveis na simplificação do procedimento de calibração, na identificação das principais fontes de incertezas (medidor de vazão mássica) e formulação de uma metodologia de projeto para especificação de tubos de Venturi, em função da aplicação e das especificações técnicas necessárias dos instrumentos de medição, que compõe todo o processo de medição de vazão mássica de ar em aeronaves.

Este estudo apresenta uma análise sobre o estudo de calibração da balança aerodinâmica do Túnel Aerodinâmico número 2, pertencente à Divisão de Aerodinâmica do Instituto de Aeronáutica e Espaço, IAE/ALA/TA-2. Trata-se de uma balança externa com seis componentes que permite instalação de diferentes conjuntos de transdutores de força, de acordo com os requisitos do ensaio. Balanças multi-componentes são utilizadas em túneis de vento para medição de esforços aerodinâmicos dos modelos ensaiados. A balança é calibrada anteriormente a uma campanha de ensaios e como resultado é fornecida uma matriz de calibração. O processo de calibração consiste na aplicação de cargas conhecidas na balança e na leitura dos sinais fornecidos por transdutores de força instalados na base da balança. As cargas são aplicadas no local onde o modelo a ser ensaiado será fixado. A modelagem matemática da calibração é multicomponente e relaciona as grandezas de saída (os mensurandos), que são forças e momentos aerodinâmicos, às grandezas de entrada, que são as leituras dos transdutores. Ajuste de curva utilizando o método de mínimos quadrados é aplicado aos dados experimentais considerando a modelagem matemática adotada. Diferentes valores de incerteza foram atribuídos aos mensurandos: incerteza igual a 1, desvio padrão do ajuste, desvio padrão experimental e desvio padrão da média. A redução de dados fornece, além da matriz de calibração, a incerteza dos valores estimados e a qualidade do ajuste de curva. A avaliação de incerteza segue a padronização internacional adotada pelos países da Convenção do Metro, da qual o Brasil é um Estado-Membro. Um conjunto de dados de um histórico com oito calibrações da balança provenientes de diferentes campanhas realizadas entre 2005 e 2010 foi selecionado para ser estatisticamente analisado. O objetivo específico desta análise é caracterizar o comportamento metrológico da balança no tempo. O modelo matemático adotado para representar o comportamento da balança foi a média ponderada. Para comparar os dados experimentais originados nas oito diferentes calibrações, foi utilizada uma versão adimensionalizada da matriz de calibração. A adimensionalização da balança é obtida a partir da conversão dos valores dos sinais elétricos dos transdutores em valores de força utilizando informações declaradas nos certificados de calibração dos transdutores. Um código computacional foi elaborado para tornar possível o armazenamento sistematizado de dados de calibração e a redução de dados. Com a inclusão de informação de novas calibrações na base de dados, espera-se que no futuro seja obtida a deriva do instrumento no tempo. Como resultado, são apresentados os parâmetros e incertezas associadas que representam o comportamento da balança no tempo e verificou-se que o desvio padrão experimental resultou em melhor qualidade de ajuste.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcos Roberto de Ramos.pdf: 10923816 bytes, checksum: fdfd9343a26e9ecb7ad073a1004fb866 (MD5) Previous issue date: 2012-12-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the advent of computer vision, researchers have been investigating methods of capturing images of 3D objects and use this information in various fields such as medicine, architecture, education, among others. The launch of Xbox KinectTM sensor in November 2010 as an accessory to detect player movement, drew attention not only for its low cost, but also by providing information unencrypted, allowing their use for other tasks beyond videogames.This study explored the ability of the sensor to obtain distances of depth through its infrared camera and apply it to solving a problem in agronomy related to regularity in the distribution of fertilizers. It is known that irregularity in the distribution of fertilizers can cause serious problems to the crops such as excess or lack of nutrients, and lead to economic losses and environmental damage by the excess of nutrient applied. These problems are related to several factors, including the adjustments of distribution equipment or even the quality of fertilizers. To achieve the proposed goal, we developed a detailed study on the functioning of the sensor and test the accuracy of the calculations and measurements. Results showed 99.78% accuracy up to the detection area and volume occupied by the materials tested, with variations in tenths of a millimeter. A computer system was designed to obtain the fertilizer mass, calculating its volume using the sensor information knowing the density of each material. In validation experiments with fertilizers system reached up to 98.26% of accuracy with variations in tenths of grams of material estimated by the system and the actual mass measured by a precision balance. The system was tested on measurements of the mass of fertilizer on a belt in motion,simulating the application of a fertilizer rate. A hit above 98% from the estimated amount and the actual amount applied was obtained. The results suggest that it is feasible the use of KinectTM sensor for measuring the regularity in fertilizers distribution by using the methods and techniques experimented in this study. / Com o advento da visão computacional, pesquisadores vêm investigando métodos de captura de imagens 3D de objetos e a utilização destas informações em diversas áreas como medicina, arquitetura, educação, entre outras. O lançamento do sensor Kinect Xbox, em novembro de 2010, como um acessório para detectar o movimento do jogador, chamou a atenção não só pelo baixo custo, mas também por disponibilizar informações sem criptografia, permitindo seu uso para outras tarefas além dos videogames. Neste trabalho foi explorada a capacidade do sensor em obter distâncias de profundidade por meio da sua câmera de infravermelho, e aplicá-las no estudo de um problema na área agronômica relacionado com a regularidade na distribuição de fertilizantes minerais. Isso porque a irregularidade na distribuição dos fertilizantes pode causar danos importantes às culturas, tanto pelo excesso como pela falta de nutrientes, e levar a perdas econômicas e danos ambientais pelo excesso de nutrientes aplicados. Esses problemas estão relacionados a diversos fatores, entre eles as regulagens de equipamentos de distribuição ou mesmo a qualidade dos fertilizantes. Para alcançar o objetivo proposto, realizou-se um estudo minucioso sobre o funcionamento do sensor e testes da precisão dos cálculos e medidas. Os resultados revelaram acerto de até 99,78% na detecção da área e volume ocupado pelos materiais testados, com variações em décimos de milímetros. Um sistema computacional foi desenvolvido para obter a massa dos fertilizantes, calculando seu volume por meio das informações do sensor, conhecendo-se a densidade de cada material. Nos experimentos de validação com fertilizantes, o sistema alcançou acerto de até 98,26%, com variações em décimos de gramas entre o material estimado pelo sistema e a massa real medida por balança de precisão. O sistema foi testado em medições da massa de fertilizantes em uma esteira em movimento, simulando a aplicação de uma dosagem, obtendo acerto acima de 98% entre a quantidade estimada e a quantidade real aplicada. Concluiu-se que a utilização do sensor Kinect é viável para medir a regularidade na distribuição de fertilizantes minerais sólidos,aplicando as metodologias e técnicas experimentadas nesse estudo.

A análise de solo é considerada ferramenta essencial para fins de recomendação de calagem, adubação e manejo do solo. Entretanto, com a demanda crescente por alimentos e a necessidade do aumento sustentável da produtividade agrícola, é fundamental seguir progredindo em termos de qualidade, custos e o tempo demandado para a obtenção dos resultados destas análises. Neste sentido, as técnicas de sensoriamento remoto, incluindo as escalas laboratoriais, de campo, aéreas e orbitais, apresentam vantagens, principalmente no que se refere à avaliação de áreas de grande extensão. A qualidade das determinações laboratoriais é fundamental para as recomendações de manejo do solo, levando ao questionamento do grau de variabilidade analítica entre diferentes laboratórios e quantificações via espectroscopia de reflectância. Objetivou-se avaliar as incertezas relacionadas às determinações da análise de solo, e como isso pode afetar nos modelos de predição espectrais (350-2.500 nm). Com isso, espera-se entender as vantagens e limitações das metodologias, permitindo assim decisões mais adequadas para o manejo do solo. Amostras de solos sob cultivo extensivo de cana de açúcar foram coletadas de 29 municípios situados no estado de São Paulo. Para a coleta dos solos foram abertos 48 perfis com aproximadamente 1,5 m de profundidade, foi retirado de cada perfil aproximadamente 10 kg de terra, nas profundidades de 0-0,2 e 0,8-1,00 m, totalizando 96 amostras primárias. Para as determinações químicas foram analisados os seguintes atributos: potencial hidrogeniônico (pH), matéria orgânica (MO), fósforo resina (P), potássio trocável (K+), cálcio trocável (Ca2+), magnésio trocável (Mg2+), alumínio trocável (Al3+), acidez potencial (H + Al), soma de bases trocáveis (SB), capacidade de troca de cátions (CTC), saturação da CTC por bases (V%) e saturação por Al3+ (m%). No que se refere às determinações granulométricas, foram analisadas as frações areia, silte e argila. Para obtenção dos espectros de reflectância, foram utilizados quatro espectrorradiômetros (350-2.500 nm). As variações das recomendações de calagem de diferentes laboratórios também foram avaliadas. Laboratórios foram avaliados com base em índices de imprecisão e inexatidão. As determinações com maiores erros em ordem decrescente, considerando a média de todos os laboratórios, foram m%, Al3+, Mg2+ e P. Esses erros influenciaram significativamente nas calibrações dos modelos de predições via sensor. Além disso, foi observado que as incertezas analíticas muitas vezes podem influenciar na recomendação de calagem. Para esta recomendação, um dos laboratórios estudados apresentou resultados com erro maior a 1 t ha-1. Os modelos de predição calibrados com os dados do laboratório com menor quantidade de erros apresentaram valor de R2 maior que 0,7 e RPD maior que 1,8, para os atributos MO, Al, CTC, H+Al, areia, silte e argila. A metodologia empregada possibilitou a quantificação do nível de incertezas aceitáveis nas determinações laboratoriais e a avaliação de como os erros analíticos laboratoriais influenciaram nas predições dos sensores. A espectroscopia de reflectância mostra ser alternativa complementar eficiente aos métodos tradicionais de análises de solo. / Soil analysis is an essential tool for liming recomendation, fertilization and soil management. Considering the increasing demand for food and the need for a sustainable increase in agricultural productivity, it is essential to promote the quality of soil analysis, as well as reducing costs and time required to obtain such analysis. In this sense, remote sensing techniques, including laboratory, field, aerial and orbital levels, have advantages especially regarding the assessment of areas of large extension. The quality of laboratory measurements is critical for soil management recommendations, which makes important to question the degree of analytical variability between different laboratories and measurements via reflectance spectroscopy. This study aimed to evaluate the uncertainties related to traditional soil analysis, and how they can affect the spectral prediction models (350-2500 nm). It is expected to understand the advantages and limitations of both methodologies, allowing proper decision-making for soil management. Soil samples under extensive sugar cane cultivation were collected from 29 municipalities in the state of São Paulo. For soil sampling, 48 soil profiles were opened in a depth of approximately 1.5 m and 10 kg of soil was collected from the depths 0-0.2 and 0.8-1.0 m, resulting in 96 primary samples. For chemical analysis the following attributes were considered: potential of Hydrogen (pH), Organic Matter (OM), phosphorus (P), exchangeable potassium (K+), exchangeable calcium (Ca2+), exchangeable magnesium (Mg2+), exchangeable aluminum (Al3+), potential acidity (H + Al), total exchangeable bases (SB), Cation Exchange Capacity (CEC), CEC saturation by bases (V%) and saturation by Al3+ (m%). Regarding the particle size measurements, the fractions sand, silt and clay were analyzed. Four spectroradiometers (350-2500 nm) were used in order to obtain the reflectance spectra. The variations of liming recommendations from different laboratories were also evaluated. Laboratories were evaluated based on imprecision and inaccuracy rates. The soil attributes that presented highest errors in the traditional analysis, based on the average of all laboratories, were in descending order m%, Al3+, Mg2+ and P. These errors significantly influenced the calibrations of the prediction models through sensors. Furthermore, the analytical uncertainties can often influence liming recommendations. For this recommendation, one of the laboratories presented results with errors greater than 1 t ha-1. The prediction models calibrated with laboratory data with fewer errors presented R2 value greater than 0.7 and RPD greater than 1.8 for OM, Al3+, CEC, H + Al, sand, silt and clay. The methodology allowed the quantification of the level of acceptable uncertainty in the laboratory measurements and the evaluation of how the laboratory analytical errors influenced the predictions of the sensors. The reflectance spectroscopy is an efficient complementary alternative to traditional methods of soil analyses.

Este trabalho é referente ao desenvolvimento de um calibrador multiobjetivo automático do modelo SWMM (Storm Water Management Model), e avaliação de algumas fontes de incertezas presentes no processo de calibração, visando à representação satisfatória da transformação chuva-vazão. O código foi escrito em linguagem C, e aplica os conceitos do método de otimização multiobjetivo NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) com elitismo controlado, além de utilizar o código fonte do modelo SWMM para a determinação das vazões simuladas. Paralelamente, também foi criada uma interface visual, para melhorar a facilidade de utilização do calibrador. Os testes do calibrador foram aplicados a três sistemas diferentes: um sistema hipotético disponibilizado no pacote de instalação do SWMM; um sistema real de pequenas dimensões, denominado La Terraza, localizado no município de Sierra Vista, Arizona (EUA); e um sistema de maiores dimensões, a bacia hidrográfica do Córrego do Gregório, localizada no município de São Carlos (SP). Os resultados indicam que o calibrador construído apresenta, em geral, eficiência satisfatória, porém é bastante dependente da qualidade dos dados observados em campo e dos parâmetros de entrada escolhidos pelo usuário. Foi demonstrada a importância da escolha dos eventos utilizados na calibração, do estabelecimento de limites adequados nos valores das variáveis de decisão, da escolha das funções objetivo e, principalmente, da qualidade e representatividade dos dados de monitoramento pluvio e fluviométrico. Conclui-se que estes testes desenvolvidos contribuem para o entendimento mais aprofundado dos processos envolvidos na modelagem e calibração, possibilitando avanços na confiabilidade dos resultados da modelagem. / This project refers to the development of an automatic multi-objective calibrator for the SWMM (Storm Water Management Model), and the evaluation of some uncertainties sources inherent to the calibration process, aiming to a satisfactory rainfall-runoff transformation representation. The code was written in C language, and applies the concepts of the multi-objective optimization method NSGAII (Non Dominated Sorting Genetic Algorithm) with controlled elitism, using the source code of SWMM to calculate the simulated flow. In addition, a visual interface was also created to improve the calibrators usability. The calibrator tests were applied to three different systems: a hypothetical system available in the SWMM installation package; a real system of small dimensions, called La Terraza, located in the city of Sierra Vista, Arizona (USA); and a large dimensions system, the watershed of Gregório Stream, located in São Carlos (SP). The results indicate that the calibrator built presents, in general, satisfactory efficiency, although it is very dependent on the observed data quality and the input parameters selected by the user. The importance of the events chosen for calibration, the settlement of appropriate limits on the decision variables values, the objective functions choice, and especially the quality and representativeness of the rainfall and runoff monitoring data were demonstrated. We conclude that these performed tests contribute to the thorough understanding of the processes involved in modeling and calibration, enabling advances in the modeling results reliability.

Este trabalho trata do estudo da eficiencia de pico e fun¸cao resposta de detetores semicondutores do tipo HPGe na faixa de energia entre 2 a 5 MeV, um pouco acima da faixa de energia das fontes usualmente dispon´veis em espectroscopia . Ele faz parte de um projeto de calibra¸cao de detetores em altas energias (at´e 20 MeV). Os resultados serao utilizados na obten¸cao das intensidades das radia¸coes de rea¸coes foto-nucleares produzidas por meio do bremstrahlung do feixe de el´etrons de 38 MeV do acelerador Microton em constru¸cao. Trabalhos anteriores utilizaram raios produzidos por rea¸coes ressonantes de captura de pr´otons (p,x ). Entretanto, a cinem´atica da rea¸cao, em particular o efeito Doppler, altera a posi¸cao e forma dos picos observados. De modo a evitar estes efeitos indesej´aveis, este experimento utilizou uma fonte radioativa de raios de altas energias 66Ga (que recentemente tornou-se um dos padroes secund´arios de calibra¸cao). A fonte de 66Ga foi produzida por meio do bombardeamento de uma chapa de 1,0 mm de natZn de alta pureza (> 99,99%) utilizando um feixe de pr´otons de 15 MeV do ciclotron Cyclone 30 do Instituto de Pesquisas Energ´eticas e Nucleares IPEN, atrav´es das rea¸coes nucleares 66Zn(p,n) e 67Zn(p,2n). O espectro resultante foi analisado com o software IDFIX e foi obtida a curva de calibra¸cao de eficiencia de pico de um detetor HPGe de 162 cm3 de volume ativo e eficiencia de pico de 33% relativa a um cristal de 3×3 de Na(Tl) para o gama de 1332 keV do 60Co. Finalmente, foi realizada uma simula ¸cao do processo de transporte de radia¸cao por meio do software MNCP5 e os resultados obtidos encontram-se em acordo com os experimentais. / This work involves the study of the peak efficiency and response function of HPGe detectors for gamma rays in the energy range of 2 to 5 MeV, somewhat above the energy range of the available calibration sources for gamma spectroscopy. It is part of a high energy (up to 20MeV) -ray project to obtain intensity of rays from photo nuclear reactions produced with the bremstrahlung from the 38MeV electron beam of the Microtron accelerator. Former works carried out in the Laborat´orio do Acelerador Linear - LAL (IFUSP) used gamma rays produced by well-known (p,x ) resonant reactions. However reaction kinematics disturbs the position and form of the observed gamma peaks mainly due to the Doppler effect. In order to avoid these problems, a radioactive source with high energy gamma-rays, 66Ga (which recently became one of the secondary efficiency calibration standard), was used. The 66Ga source was produced by bombarding a 1.0 mm foil of pure natZn (> 99,99%) with the 15MeV and 0.1A proton beam from the Cyclone 30 cyclotron of the Instituto de Pesquisas Energ´eticas e Nucleares - IPEN with 66Zn(p,n) and 67Zn(p,2n) nuclear reactions. The resultant spectra were analyzed using the IDFIX program and the peak efficiency calibration curve was obtained for the HPGe detector with 162cm3 of active volume and a efficiency of 33% relative to a 3×3Na(Tl) crystal for 1332 keV 60Co ray. Finally, it was undertaken a Monte Carlo radiation transport analysis using a software such as MNCP5. The experiment was simulated and the results are in agreement with the experimental ones.