CAPES / Além de estarem presentes na natureza, os escoamentos bifásicos possuem ampla aplicação industrial, sendo encontrados nas áreas química, nuclear, de geração de energia, petrolífera e espacial, onde escoamentos do tipo gás-líquido são os mais comuns. Eles são caracterizados pelo fluxo de duas substâncias imiscíveis, denominadas fases, em um sistema. A caracterização e o estudo destes escoamentos são importantes tanto na realização de projetos, quanto no monitoramento e controle de plantas aonde eles ocorrem. Um dos parâmetros utilizados na caracterização é a fração de vazio, que indica a proporção de gás em escoamentos gás liquido. As fases de um escoamento possuem diferentes propriedades elétricas, como condutividade e permissividade. Dessa forma, caso placas condutoras sejam dispostas ao redor de uma tubulação, pode ser formado um capacitor cuja capacitância dependa das características da mistura que escoa. O objetivo desta dissertação é o desenvolvimento de um sensor capacitivo não invasivo para determinação de fração de vazio em escoamentos bifásicos. Este trabalho apresenta a montagem dos eletrodos, o desenvolvimento de um hardware para detecção de variações na capacitância dos eletrodos e o desenvolvimento de um software para leitura das medições do hardware. A resposta do sensor desenvolvido não depende apenas da proporção volumétrica das fases em seu interior, mas também do padrão de escoamento, ou seja, da forma como elas estão distribuídas. Devido a isso, a resposta do sensor foi avaliada para diversos padrões de escoamento através de simulações do campo elétrico pelo método dos elementos finitos. Com base nos resultados das simulações e nas medidas da eletrônica desenvolvida, valores de fração de vazio foram obtidos para escoamentos ar água em bancadas de teste. Resultados obtidos mostram o bom desempenho do sistema capacitivo desenvolvido, o qual pode ser aplicado em estudos aprofundados do escoamento bifásico. / Two-phase flows are not only present in environmental phenomena such as clouds, but are found widespread in industrial applications. Such flows may be described as the stream of two immiscible substances, called phases, in a pipe or vessel. Most usual type of flow is gas-liquid flow and it can be found in chemical, nuclear, power generation, petroleum, and space industry. The study and characterization of such flows are important both in the realization of projects as in the monitoring and control of the facilities in which they occur. An important parameter in flow characterization is the void fraction, which indicates the volumetric amount of gas in gas-liquid flows. The gaseous and liquid phases in a flow usually present different electric properties, such as conductivity and permittivity. If electrodes are arranged around a pipe, they may form a capacitor whose capacitance depend upon the flowing mixture properties and their spatial distribution. The main goal of this work is to develop a non-invasive capacitive probe for void fraction determination in two-phase flow. It describes the assembly of the electrodes, the development of hardware for capacitance measurement, and the development of software that provides access to the measurement data obtained by the hardware. The response of capacitive sensors depends not only on void fraction values, but also on the flow pattern, that is, on the way that phases are distributed inside the pipe. Due to this fact, electric field simulations of the sensor’s response at different flow patterns were performed. Based on the results of the simulations and on the measurement results, void fraction values for air-water flow at controlled conditions was calculated and comparatively evaluated. The results obtained show the good performance of developed capacitive probe which may now be deployed in two-phase flow studies.

Esta pesquisa propõe um método para projetos de software que empregam o Paradigma Orientado a Notificações (PON) no seu desenvolvimento. O PON tem sido materializado em termos de programação, mas não possuía ainda um método formalizado para orientar os desenvolvedores na elaboração de projetos de software. O método proposto, denominado Desenvolvimento Orientado a Notificações (DON), foi desenvolvido a partir de duas etapas: (1) a criação de um perfil UML denominado Perfil PON, que define os principais conceitos do PON por meio da utilização de mecanismos de extensão da UML; e (2) a criação do método DON, propriamente dito, que faz uso do Perfil PON e apresenta uma sequência de passos para a construção de projetos neste novo paradigma. O método DON foi aplicado em um caso de estudo que envolve a modelagem de um Simulador de Portão Eletrônico, sendo que os resultados desta pesquisa demonstram que o método criado possui grande valia na definição de programas em PON. / This research proposes a method for software modeling that uses the Notification Oriented Paradigm (NOP). NOP has already been consolidated in terms of programming but did not possess a formalized method for software design. The proposed method is called Notification Oriented Design (NOD) and was developed in two steps: (1) the creation of a UML profile, called NOP Profile, which defines the main concepts of NOP by means of extension mechanisms usage; and (2) the development of DON itself, which uses NOP Profile and defines a step sequence to design projects in this new paradigm. The NOD method was applied in a study case that involves the modeling of an electronic gate simulator. The results showed that the proposed UML profile has an important value in the modeling of NOP programs and can be used in software design processes that use this new programming paradigm.

Predizer defeitos em projetos de software é uma tarefa complexa, especialmente para aqueles projetos que estão em fases iniciais do desenvolvimento por, frequentemente, disponibilizarem de poucos dados para que modelos de predição sejam criados. A utilização da predição cruzada de defeitos entre projetos é indicada em tal situação, pois permite reaproveitar dados de projetos similares. Este trabalho propõe um estudo exploratório sobre o uso de diferentes algoritmos de classificação, seleção de métricas, e de agrupamento na construção de um modelo de predição cruzada de defeitos entre projetos. Esse modelo foi construído com o uso de uma medida de desempenho, obtida com a aplicação de algoritmos de classificação, como forma de encontrar e agrupar projetos semelhantes. Para tanto, foi estudada a aplicação conjunta de 8 algoritmos de classificação, 6 de seleção de atributos, e um de agrupamento em um conjunto de dados com 1283 projetos, resultando na construção de 61584 diferentes modelos de predição. Os algoritmos de classificação e de seleção de atributos tiveram seus desempenhos avaliados por meio de diferentes testes estatísticos que mostraram que: o Naive Bayes foi o classificador de melhor desempenho, em comparação com os outros 7 algoritmos; o par de algoritmos de seleção de atributos que apresentou melhor desempenho foi o formado pelo avaliador de atributos CFS e método de busca Genetic Search, em comparação com outros 6 pares. Considerando o algoritmo de agrupamento, a presente proposta parece ser promissora, uma vez que os resultados obtidos mostram evidências de que as predições usando agrupamento foram melhores que as predições realizadas sem qualquer agrupamento por similaridade, além de mostrar a diminuição do custo de treino e teste durante o processo de predição. / To predict defects in software projects is a complex task, especially for those projects that are in early stages of development by, often, providing few data for prediction models. The use of cross-project defect prediction is indicated in such a situation because it allows reuse data of similar projects. This work proposes an exploratory study on the use of different classification algorithms, of selection metrics, and grouping to build cross-project defect predictions models. This model was built using a performance measure, obtained by applying classification algorithms aim to find and group similar projects. Therefore, it was studied the application of 8 classification algorithms, 6 feature selection, and a cluster in a data set with 1283 projects, resulting in the construction of 61584 different prediction models. The classification algorithms and feature selection had their performance evaluated through different statistical tests showed that: the Naive Bayes was the best performance classifier, as compared with other 7 algorithms; the pair of feature selection algorithms that performed better was formed by CFS attribute evaluator and search method Genetic Search, compared with 6 other pairs. Considering the clustering algorithm, this proposal seems to be promising, since the results shows evidence that the predictions were best grouping using the predictions performed without any similarity clustering, and shows the decrease in training cost and testing during the prediction process.

CAPES / Em diversas aplicações industriais é necessário o monitoramento do comportamento de fluidos, como por exemplo, a análise da cinética de reações químicas ou a investigação de escoamentos com múltiplos constituintes (comum em atividades de exploração e produção de petróleo). A espectroscopia de impedância, ou seja, a determinação da impedância elétrica de substâncias em diversas frequências é uma técnica frequentemente utilizada em química analítica para investigação de substâncias. No entanto, em processos industriais essa técnica ainda encontra pouco uso. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um sistema simples e de baixo custo de espectroscopia de impedância com potencial de aplicação em atividades industriais. Foram primeiramente revisadas as diversas técnicas para obtenção do espectro de impedância. Para a implementação, optou-se pela utilização do sinal discreto sequencial senoidal aliado ao circuito amplificador de transimpedância para monitoração de fluidos. Foi também utilizado um sensor planar interdigital para interrogação das substâncias. O sistema desenvolvido consiste em um painel de controle no computador conectado a um gerador de sinais e a uma placa de aquisição de dados. O sinal do gerador é aplicado ao sensor com a substância em análise, sendo o outro eletrodo do sensor conectada ao amplificador de transimpedância, que é conectado ao demodulador, onde então a informação é lida pela placa de aquisição de dados. Para validação do sistema, realizaram-se medidas com resistores e capacitores e diversas substâncias, tais como ar, água deionizada, etilenoglicol, isopropanol e óleo. Também foi medido gelo, substância que, ao contrário das outras estudadas, apresenta o fenômeno de relaxação nas frequências analisadas. Em comparação com valores teóricos, os resultados do sistema se mostraram apropriados para que seja possível identificar diferentes fluidos, por meio da medição da resposta em frequência da impedância dessas substâncias. / Many industrial applications require monitoring the behavior of fluids, for instance, the monitoring of the kinetics of chemical reactions or the investigation of flows with multiple components (common in oil extraction and production activities). The impedance spectroscopy, i.e. the measurement of the electrical impedance at various frequencies is a technique frequently used in analytical chemistry for investigating substances. However, in industrial processes, this technique only finds limited application. This work’s main objective is the development of a simple and low-cost impedance spectroscopy measuring system, which may potentially be applied in industrial activities. First, the various techniques to obtain the impedance spectrum were revised. The system was implemented using the sequential discrete sinusoidal signal combined with transimpedance amplifier circuit for monitoring impedance of fluids. Further, a planar interdigital sensor was used for interrogation of substances. The developed system consists of a control panel on the computer connected to a signal generator and a data acquisition board. The signal generator is applied to one sensor electrode containing the substance under test and the other sensor electrode is connected to the transimpedance amplifier. The voltage output is demodulated and read by the data acquisition board. To validate the system, measurements were carried out with commercial resistors and capacitors as well as several known substances such as air, deionized water, ethylene glycol, isopropanol and oil. Ice was also measured; a substance that, unlike the others studied presents the phenomenon of relaxation in frequencies analyzed. The results are consistent with theoretical predictions and of appropriate accuracy. Hence, the system may be applied to identify different fluids, by measuring the frequency response of the impedance of substances.

Esta tese propõe um método denominado PM-MDA para o desenvolvimento de Modelos de Plataforma (Platform Model - PM) no contexto da abordagem Model Driven Architecture (MDA). O método PM-MDA tem como foco o desenvolvimento de projetos de Software embarcado baseados em Sistemas Operacionais em Tempo Real (Real-Time Operating System - RTOS). Adicionalmente, este estudo define um perfil UML 2.0 para modelagem da aplicação e plataforma de software embarcado denominado Profile for modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES) que é usado no método PM-MDA. Tal perfil define um conjunto de estereótipos para descrever genericamente Modelos de Plataforma e Modelos Independentes de Plataforma (Platform Independent Model - PIM). Além disso, são definidas extensões desse perfil, tal como o perfil PROAPESX que permite a modelagem de PMs para versões do RTOS X Real-Time Kernel e hardware associados. Além disso, o perfil PROAPES possibilita vincular um PIM a um PM, permitindo que esses modelos sejam inseridos como atributos de entrada em uma Transformação de Modelos. No contexto da MDA, esse perfil constitui-se em um metamodelo de plataforma (um metamodelo de uma família de plataformas similares) para a construção de modelos de plataforma. Desse modo, um PM é usado como parte fundamental para o desenvolvimento de software embarcado na abordagem MDA, fornecendo meios de obter independência de plataforma. Em abordagens atuais de MDA, as transformações de modelos empregam implicitamente os modelos de plataforma. Como os interesses referentes à plataforma não são separados dos interesses referentes às transformações de modelos, para cada plataforma requerida deve existir uma ou mais transformações de modelos correspondentes que são configuradas especificamente para aquela plataforma. O resultado são processos de transformações de modelos difíceis de serem automatizados. No domínio de sistemas embarcados, o uso de MDA é ainda mais importante devido à heterogeneidade de plataformas e à complexidade destes sistemas. O método PM-MDA, que faz uso do perfil PROAPES, visa sistematizar o processo de criação e disponibilização de modelos de plataforma separados do processo de transformação de modelos, possibilitando a geração de processos de transformações de modelos eficientes e adaptáveis. / This thesis proposes a method called PM-MDA for the development of Platform Models in the context of Model Driven Architecture (MDA). The PM-MDA method focuses on the development of embedded software projects based on Real-Time Operating Systems (RTOS). Additionally, this study defines a UML 2.0 Profile for Modeling Application and Platform of Embedded Software (PROAPES), which is used in the PM-MDA method. Such profile defines a set of stereotypes to generically describe Platform Models (PMs) and Platform Independent Models (PIMs). Further, extensions are defined in this profile, e.g. the PROAPESX profile, allowing the modeling of PMs into versions of the X RTOS Real-Time Kernel and associated hardware. In its turn, the PROAPES profile enables the link of a PIM to a PM, allowing these models to be entered as input attributes in a Model Transformation. In the context of MDA, this profile is a platform metamodel for building PMs, i.e., a metamodel of a family of similar platforms. In this way, a PM is used as a fundamental part in the development of embedded software in the MDA approach by providing means of obtaining platform independence. In current MDA approaches, model transformations implicitly employ PMs. As the concerns regarding the platform are not separated from the concerns related to model transformations, for each required platform there must be one or more corresponding model transformations that are configured specifically for that platform. This results in model transformation processes that are expensive and difficult to be automated. In some application domains such as embedded systems, the use of MDA is more motivating because of the heterogeneity of platforms and the complexity of these systems. The PM-MDA method, which makes use of the PROAPES profile, aims to systematize the process of creating and providing platform models separated from the model transformation process, enabling the generation of efficient and adaptable model transformations.

CAPES / Esta dissertação apresenta o método RAIA – Realidade Aumentada em Imagens Aéreas – que foi desenvolvido para inserir informações disponíveis sobre uma imagem aérea, com o objetivo de facilitar as atividades que envolvem a análise das imagens capturadas por meio de câmeras fixadas em aeronaves. Além disso, atualmente são comercializados produtos que oferecem a funcionalidade de complementar imagens aéreas com informações, porém existem poucos registros acadêmicos sobre este tipo de aplicação e não foram encontrados registros que detalhem metodologias que complementem com Realidade Aumentada imagens adquiridas de câmeras fixadas em aeronaves. Nas imagens processadas pelo método é empregado o conceito de Realidade Aumentada, pois é exibida uma junção de objetos virtuais, que representam informações sobre o local que está sendo capturado, e a própria imagem. Isto é feito por meio do cálculo do georreferenciamento da imagem, ou seja, são determinadas as coordenadas geográficas de cada pixel. O método foi avaliado com uma ferramenta protótipo em que foram executados testes, que foram subdivididos em três casos de estudo. Estes casos foram empregados para avaliar a precisão com que o método sobrepõe informações às imagens capturadas a distâncias próximas do solo, por satélite e em uma situação real de supervisão aérea. Os resultados da avaliação do método RAIA apontaram erro de posicionamento de informações de aproximadamente 5 metros para imagens capturadas com pouca inclinação em uma operação real de supervisão e aproximadamente 40 metros para imagens capturadas com inclinação superior a 40°. / This dissertation presents the method RAIA - Augmented Reality in Aerial Images - which was developed to insert available information on an aerial image. The goal is to facilitate the activities involving the analysis of the images captured by cameras fixed on aircraft. Also, there are currently selling products that offer the functionality to complement aerial images with information, although there are few academic records on this type of application and no records were found that detail methodologies that complement with Augmented Reality images acquired from cameras fixed on aircraft. In the images processed by the method is employed the concept of Augmented Reality, because it is displayed a junction of virtual objects, that represent information about the site being captured, and the image itself. This is done by calculating the image georeferencing, which means that the geographic coordinates are determined for each pixel. The method was evaluated in tests on a prototype tool. These tests were divided into three case studies that were used to measure the accuracy that the method overrides information for images captured at distances close to the ground, captured from satellite cameras and in a real aerial surveillance situation. The positioning error results presented by RAIA, in a real aerial surveillance situation, were about approximately 5 meters for images captured with little inclination. Images captured with inclination greater than 40° showed positioning errors of approximately 40 meters.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho propõe e implementa um software que realiza o cálculo de vários modelos de transformadores de instrumentação e orienta o usuário em como efetuar medições e correções importantes nos mesmos. O software engloba transformadores de baixa e média potência, até 500 W, e com frequências de até alguns megahertz. O software cobre 3 modelos: o clássico quadripolo de baixa potência e baixa frequência; o quadripolo T com capacitor de saída para baixa potência e média frequência; e o modelo delta-estrela completo, para transformadores eletrônicos de alta frequência. O trabalho teve como objetivo criar uma ferramenta para o projeto de transformadores, especialmente transformadores de saída de instrumentação biomédica, como por exemplo, o transformador de saída do bisturi eletrônico. O software indica o modelo de acordo com os dados de entrada ou por escolha do usuário. O software foi criado para uso gratuito e foi desenvolvido em código Java, de modo que qualquer pessoa interessada possa usá-lo. Por suas características, o software pode trabalhar em todos os computadores, desktops ou celulares, e em quase todos os sistemas operacionais, basta que o usuário tenha a máquina virtual Java instalada em seu hardware. O usuário deve inserir os coeficientes necessários para realizar os cálculos, obtendo os resultados numéricos e gráficos do módulo da impedância versus frequência e de fase versus frequência na tela ou em um arquivo de dados no formato CSV (comma-separated values). O módulo de saída gráfica apresenta o módulo e a fase da impedância de entrada (Zin) em função da frequência. Isto permite ao usuário ver as ressonâncias e comportamentos característicos do transformador e tomar providências para executar um projeto conforme suas necessidades. / This work describes a software that performs calculation and gives some tips about building and measuring transformers parameters up to 500 W till a few megahertz. The software emulates 3 models: the classical T model for low power and low frequency; the T model with output capacitance; and the complete delta-star model, for high frequency electronic transformers. This work aimed to create a tool for design of transformers, especially biomedical instrumentation output transformers, like the output electrosurgical device transformer. Tips like, for example, how to wrap the secondary coil to minimize intrinsic capacitance are presented to the software user. The software indicates the model according to input data or by user choice. The software is for free use and is programmed in Java language, so that, any person interested can use it. It will be available on the internet for free download. This software can work on all computers, desktops or mobiles, and on almost all operating systems, as long as the user has the virtual machine in his hardware. The user must insert the coefficients required to perform the calculations. After this insertion he must click on the calculation button, so the results and the impedance (modulus and phase) versus frequency graphs are seen on the screen. The user can additionally export an XY CSV (comma-separated values) data file. The software graphical output modulus and phase parts shows behavior of the input impedance (Zin) versus frequency. This makes possible for the user see the resonances and characteristic behavior of the transformer.

Acompanha: Produto educacional: software para construção de gráficos científicos / CAPES / O objetivo principal deste trabalho é aplicação de um software educacional desenvolvido por meio da interface Lazarus para favorecer o desenvolvimento acadêmico e profissional dos estudantes de física da educação básica a partir da elaboração, desenvolvimento e avaliação de atividades experimentais. Para o desenvolvimento deste, foram realizadas pesquisas em periódicos de ensino de física sobre o desenvolvimento de atividades experimentais em que a utilização de um software para análise de dados e construção de gráficos é necessária e, também, pesquisas bibliográficas sobre as diversas ferramentas que a interface Lazarus oferece para realização deste projeto. Buscou-se desenvolver um software que una facilidade do seu uso, confiabilidade e qualidade para uso em relatórios acadêmicos e publicações científicas. O software foi aplicado com alunos do 1º ano de Ensino Médio em um Colégio Estadual da cidade de Campo Mourão do Paraná e seu foco foi a construção de gráficos de MRUV. Com a aplicação do software percebeu-se um melhor desenvolvimento do conteúdo além de uma maior interação dos alunos nas aulas. / The main objective of this work is applying an educational software developed by Lazarus interface to facilitate academic and professional development of basic education physics students from the design, development and evaluation of experimental activities. To develop this, we carried out research in physics education journals on the development of experimental activities in the use of software for data analysis and graphing is required and also bibliographical research on the various tools that interface Lazarus offers to carry out this project. We sought to develop a software that unites ease of use, reliability and quality for use in academic reports and scientific publications. The software was applied to students d 1st year of high school in a State School of the city of Campo Mourao Parana and its focus was to build MRUV graphics. With the software application realized a better development of the content and a greater student interaction in class.

A popularização dos dispositivos móveis impulsionou a pesquisa e o desenvolvimento de soluções de baixo consumo. A evolução destas aplicações demanda ferramentas que permitam avaliar diferentes alternativas de implementação, fornecendo, aos desenvolvedores, informações valiosas para a criação de soluções energeticamente eficientes. Este trabalho desenvolveu uma nova plataforma de medição de consumo que permite comparar a eficiência energética de diferentes algoritmos implementados em software e em hardware. A plataforma é capaz de medir o consumo energético de um processo específico em execução em um processador de propósito geral com um sistema operacional padrão, além de comparar o resultado obtido com algoritmos equivalentes implementados em uma FPGA. Isto permite ao desenvolvedor dividir o processamento da aplicação entre software e hardware de forma a obter a solução mais energeticamente eficiente. Comparada com o estado da arte, a plataforma de medição criada possui três característica inovadoras: suporte a medição de consumo de software e hardware; medição de trechos de código específicos executados pelo processador; e suporte a alteração dinâmica do clock. Também é mostrado neste trabalho como a plataforma desenvolvida tem sido utilizada para analisar o consumo energético de algoritmos de detecção de intrusão de rede para ataques do tipo probing. / The large number of mobile devices increased the interest in low-power designs. Tools that allow the evaluation of alternative implementations give the designer actionable information to create energy-efficient designs. This paper presents a new power measurement platform able to compare the energy consumption of different algorithms implemented in software and in hardware. The proposed platform is able to measure the energy consumption of a specific process running in a general-purpose CPU with a standard operating system, and to compare the results with equivalent algorithms running in an FPGA. This allows the designer to choose the most energy-efficient software vs. hardware partitioning for a given application. Compared with the current state-of-the-art, the presented platform has four distinguishing features: (i) support for both software and hardware power measurements, (ii) measurement of individual code sections in the CPU, (iii) support for dynamic clock frequencies, and (iv) improvement of measurement precision. We also demonstrate how the developed platform has been used to analyze the energy consumption of network intrusion detection algorithms aimed at detecting probing attacks.

Sensores óticos baseados em redes de Bragg em fibras óticas estão se tornando uma tecnologia madura e ganhando espaço nas indústrias das mais diversas áreas. Para tal, essa tecnologia deve estar adaptada para ser integrada facilmente ao meio industrial. Com base nisso esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para duas tecnologias de interrogação de sensores baseados em Redes de Bragg em fibras óticas (FBGs). Além de adquirir os dados dos interrogadores a ferramenta computacional tem por objetivo processar os dados, para isso foi necessário o desenvolvimento de um algoritmo de detecção de picos. Este trabalho também apresenta os resultados obtidos de comparações entre as ferramentas comerciais para cada tecnologia de interrogação e a ferramenta desenvolvida durante esta pesquisa. / Optical sensors based on Fiber Bragg Gratings technologies are becoming a mature technology and starting to com now in the industrial area. To make this possible this technology need to be adapted to be easily integrated in the existing industrial systems. Based on this considerations, this research presents the development of a computational tool for two Fiber Bragg Gratings interrogation technologies. In addition to acquiring data from the interrogator the computational tool is intended to process the data, and this makes necessary to develop a peak detection algorithm. This work also presents the results obtained by comparing the commercial software’s of each interrogation system to the computational toll developed during this research.