Este trabalho tem como objetivos projetar, construir e caracterizar experimentalmente metamateriais quirais bi-planares para faixa de micro-ondas com o objetivo de investigar a rotação de campo como transdutor em aplicações de biossensoriamento. As estruturas metamateriais estudadas foram primeiramente modeladas e caracterizadas com o uso de aplicativos computacionais comerciais baseadas no método dos elementos finitos, onde os parâmetros geométricos das estruturas foram definidos para operarem na faixa de 8GHz a 12GHz. A partir dos projetos das estruturas simuladas, os metamateriais foram construídos e caracterizados experimentalmente. No estágio de fabricação, foi desenvolvida uma técnica inédita de confecção de metamateriais em placas de circuito impresso flexível. Esta técnica, baseada no processo tradicional de fabricação de placas de circuito impresso, utiliza uma combinação de filmes finos de alumínio e folhas plásticas adesivas flexíveis formando, assim, uma folha metalizada fina e flexível. Além de ser tão eficiente quanto o método convencional, a abordagem proposta utiliza materiais de baixo custo, podendo ser adaptada a outros substratos de qualquer material, formato e espessura. Também foram projetadas e construídas placas de metamateriais com geometrias similares via método tradicional (FR4 e cobre) com o objetivo de validar os procedimentos propostos neste trabalho. A caracterização experimental dos metamateriais quirais foi realizada, por meio de antenas cornetas e analisador de redes. As propriedades efetivas do meio (quiralidade, ângulo de azimute, elipticidade, e índice de refração) foram obtidas a partir dos parâmetros-S do material, por meio de um método de extração de parâmetros. Como esperado, os resultados experimentais tiveram boa concordância com os obtidos numericamente. Por fim, foi proposta uma aplicação de metamaterial quiral utilizando suas características de rotação de campo como transdutor para a medida de glicose em amostras aquosas. No experimento proposto, o ângulo de azimute de uma onda plana polarizada que atravessa o material foi obtido numericamente e sua rotação de campo foi diretamente correlacionada com a concentração de glicose. Os resultados indicaram uma elevada sensibilidade mesmo para baixas concentrações de glicose, demonstrando que a rotação de campo pode realmente ser utilizada para este propósito. / This work focus on the design, fabrication and experimental characterization of bi-planar chiral metamaterials in the microwave frequency range aiming at investigating field rotation as a possible transductor for biosensig applications. First, the metamaterial structures were simulated with commercial-based finite element methods, where the structures geometric parameters were defined to operate in the range of 8-12 GHz. Next, the metamaterials were fabricated and characterized experimentally. We have also developed a new technique for making metamaterials on flexible printed circuit boards. This proposed technique, based on traditional processes of printed circuit boards fabrication, utilizes combination of thin aluminum films and adhesive flexible plastic foils, thus forming a thin, flexible metallic foil. In addition to being as efficient as the conventional method, the proposed approach utilizes low cost materials with low insertion loss that can be adapted to substrates of any material, shape and thickness. We have also designed and fabricated metamaterials with similar geometries via the traditional circuit board method (FR4 and copper) in order to validate the procedures proposed in this work. The experimental characterization of the chiral metamaterials was carried out with antenna horns and a network analyzer. The effective medium parameters (chirality, azimuth angle, ellipticity, and refractive index) were then obtained from the Sparameters of the material via a parameter extraction method. The experimental results were in good agreement with those obtained numerically. Finally, we proposed a new chiral metamaterial application using its field rotation characteristics as a transductor for measuring glucose concentration in aqueous solutions. In the proposed experiment, the azimuth angle of a polarized plane wave propagating through the material was numerically calculeted and its polarization field rotation was directly correlated with the glucose concentration. The results indicated a very high sensitivity even for very low glucose concentrations, indicating that field rotation can indeed be used for this purpose.

Submitted by TAÍS ALVES SILVA RIBEIRO (taisalsiri@hotmail.com) on 2018-10-02T18:03:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_certa.pdf: 20657410 bytes, checksum: d693c41e2509cbc2849f995113ce5400 (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: • A capa e ficha catalográfica não são consideradas para contagem de páginas. a paginação deve aparecer no canto superior direito a partir da introdução, realizei a contagem das páginas e seu trabalho deve iniciar com o número 15*, após você precisa atualizar a numeração nas listas e no sumário. • Precisa adequar suas referências de acordo com a ABNT 6023 para cada tipo de documento (principalmente artigos de periódicos, artigo publicado em eventos, trabalho acadêmico(tese, dissertações etc), assim, sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar revisão com a bibliotecária Juciene (juciene.pedroso@unesp.br) Mais informações acesse o link: http://www2.feg.unesp.br/Home/Biblioteca21/diretrizes-2016.pdf Agradecemos a compreensão. on 2018-10-02T19:34:08Z (GMT) / Submitted by TAÍS ALVES SILVA RIBEIRO (taisalsiri@hotmail.com) on 2018-10-05T13:09:35Z No. of bitstreams: 1 dissertação_correta.pdf: 20638194 bytes, checksum: 4ad859be9baee51c207bfe90cad14bce (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-10-05T19:07:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ribeiro_tas_me_guara.pdf: 20638194 bytes, checksum: 4ad859be9baee51c207bfe90cad14bce (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-05T19:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ribeiro_tas_me_guara.pdf: 20638194 bytes, checksum: 4ad859be9baee51c207bfe90cad14bce (MD5) Previous issue date: 2018-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ocultações estelares de Chariklo em 2013 revelaram algo que era desconhecido até o momento: anéis de partículas em torno de um corpo celeste do Sistema Solar diferente de um planeta. Este fato despertou o interesse da comunidade científica a respeito de assuntos como, por exemplo, o processo de formação desses anéis, por quanto tempo eles existirão, qual a probabilidade de corpos como o de Chariklo possuírem anéis ou ainda como eles se mantêm estáveis ao redor de um pequeno objeto, se comparado aos planetas. Neste trabalho estamos interessados em determinar o modelo físico de Chariklo através da manutenção da estrutura atual dos anéis. Acreditamos que este centauro é um corpo semelhante a um elipsoide, entretanto não sabemos com exatidão as dimensões de seus semieixos físicos a, b e c. As razões entre os valores destes semieixos resultam em diferentes valores para os termos de achatamento e elipticidade de Chariklo, que podem ser representados pelos termos J 2 e C 22 em seu potencial gravitacional. Além de determinar os limites para a forma de Chariklo, queremos também estudar quais são os efeitos que o achatamento e elipticidade do corpo central provocam na dinâmica das partículas dos anéis. Para isso, fizemos simulações numéricas usando um integrador que leva em conta os termos relacionados aos coeficientes J 2 e C 22 . O sistema que integramos é composto por Chariklo sendo orbitado por uma partícula com aproximadamente a mesma distância em que estão os anéis, fazendo uso dos elementos orbitais osculadores. O objetivo dessas simulações foi reproduzir as características físicas dos anéis obtidas através das ocultações estelares, entretanto apenas conseguimos fazer essa reprodução usando valores de J 2 e C 22 muito pequenos, o que contradiz a hipótese do centauro ter diferenças significativas entre seus semieixos físicos. Para valores maiores de J 2 e C 22 as partículas descrevem órbitas com excentricidades muito altas, gerando uma grande variação no raio orbital. Diante disso, passamos a estudar o sistema fazendo uso dos elementos orbitais geométricos encontrados nos artigos de Borderies; Longaretti (1987), Longaretti; Borderies (1991), Borderies-Rappaport; Longaretti (1994) e Renner; Sicardy (2006). Estes trabalhos mostram que o uso de elementos orbitais osculadores, em simulações de partículas que orbitam corpos que são muito achatados, não é adequada. Assim sendo, utilizamos esses novos elementos em nossas simulações considerando apenas o termo J 2 e o efeito de altas excentricidades, que antes ocorria, foi corrigido. No entanto, ao adicionarmos o termo C 22 , a excentricidade das órbitas das partículas voltou a aumentar significativamente, efeito que havia ocorrido quando usamos elementos osculadores nas simulações considerando o termo J 2 . Então, fazemos uma discussão sobre uma possível forma de diminuir a excentricidade provocada pela elipticidade de Chariklo. Por fim, além do estudo sobre a dinâmica das partículas este trabalho conta com uma análise, usando seções de Poincaré, de uma possível ressonância responsável pela estabilidade dos anéis. / Chariklo’s stellar occultations in 2013 revealed something that was unknown to date: particle rings around a celestial body of the Solar system other than a planet. This fact has aroused the interest of the scientific community on issues such as the process of forming these rings, how long they will exist, how likely Chariklo bodies are to have rings or how stable they are around of a small object, compared to the planets. In this work we are interested in determining Chariklo’s physical model by maintaining the current structure of the rings. We believe that this centaur is a body similar to an ellipsoid, but we do not know exactly the dimensions of its physical axes a, b, and c. The ratios between the values of these semi axes result in different values for the Chariklo flattening and ellipticity terms which can be represented by the terms J2 and C22 in its gravitational potential. In addition to determining the limits for the Chariklo form, we also want to study the effects of flattening and ellipticity on the dynamics of ring particles. For this, we did numerical simulations using an integrator that takes into account the terms related to the coefficients J2 and C22. The system we integrate is composed of Chariklo being orbited by a particle approximately the same distance as the rings, making use of the orbital osculating elements. The objective of these simulations was to reproduce the physical characteristics of the rings obtained through stellar occultations, however we can only do this reproduction using values of J2 and C22 very small, which contradicts the hypothesis of the centaur to have significant differences between their physical semi axis. For values greater than J2 and C22 the particles describe orbits with very high eccentricities, generating a large variation in the orbital radius. Therefore, we proceed to study the system making use of the geometric orbital elements found in the Borderies and Longaretti (1987), Longaretti and Borderies (1991), Borderies-Rappaport and Longaretti (1994) and Renner and Sicardy (2006). These studies show that the use of orbital osculating elements in simulations of particles orbiting bodies that are very flattened is not adequate. Therefore, we use these new elements in our simulations considering only the term J2 and the effect of high eccentricity that before happened was corrected. However, in addition to adding the term C22, an eccentricity of the orbits of the particles has again increased significantly, an effect that has occurred when using osculating elements in the simulations considering the term J2. So we did discuss about a possible way to lessen the eccentricity brought about by Chariklo’s elipticity. Finally, besides the study on the dynamics of the particles, this work has an analysis, using sections of Poincaré, of a possible resonance responsible for the stability of the rings / 2016/03727-7

Submitted by TAÍS ALVES SILVA RIBEIRO (taisalsiri@hotmail.com) on 2018-04-24T12:32:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao.pdf: 20609749 bytes, checksum: a18d083a1bd5b26da4e1633ea672e9fb (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-04-25T14:48:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ribeiro_tas_me_guara.pdf: 20609749 bytes, checksum: a18d083a1bd5b26da4e1633ea672e9fb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T14:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ribeiro_tas_me_guara.pdf: 20609749 bytes, checksum: a18d083a1bd5b26da4e1633ea672e9fb (MD5) Previous issue date: 2018-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ocultações estelares de Chariklo em 2013 revelaram algo que era desconhecido até o momento: anéis de partículas em torno de um corpo celeste do Sistema Solar diferente de um planeta. Este fato despertou o interesse da comunidade científica a respeito de assuntos como, por exemplo, o processo de formação desses anéis, por quanto tempo eles existirão, qual a probabilidade de corpos como o de Chariklo possuírem anéis ou ainda como eles se mantêm estáveis ao redor de um pequeno objeto, se comparado aos planetas. Neste trabalho estamos interessados em determinar o modelo físico de Chariklo através da manutenção da estrutura atual dos anéis. Acreditamos que este centauro é um corpo semelhante a um elipsoide, entretanto não sabemos com exatidão as dimensões de seus semieixos físicos a, b e c. As razões entre os valores destes semieixos resultam em diferentes valores para os termos de achatamento e elipticidade de Chariklo, que podem ser representados pelos termos J 2 e C 22 em seu potencial gravitacional. Além de determinar os limites para a forma de Chariklo, queremos também estudar quais são os efeitos que o achatamento e elipticidade do corpo central provocam na dinâmica das partículas dos anéis. Para isso, fizemos simulações numéricas usando um integrador que leva em conta os termos relacionados aos coeficientes J 2 e C 22 . O sistema que integramos é composto por Chariklo sendo orbitado por uma partícula com aproximadamente a mesma distância em que estão os anéis, fazendo uso dos elementos orbitais osculadores. O objetivo dessas simulações foi reproduzir as características físicas dos anéis obtidas através das ocultações estelares, entretanto apenas conseguimos fazer essa reprodução usando valores de J 2 e C 22 muito pequenos, o que contradiz a hipótese do centauro ter diferenças significativas entre seus semieixos físicos. Para valores maiores de J 2 e C 22 as partículas descrevem órbitas com excentricidades muito altas, gerando uma grande variação no raio orbital. Diante disso, passamos a estudar o sistema fazendo uso dos elementos orbitais geométricos encontrados nos artigos de Borderies; Longaretti (1987), Longaretti; Borderies (1991), Borderies-Rappaport; Longaretti (1994) e Renner; Sicardy (2006). Estes trabalhos mostram que o uso de elementos orbitais osculadores, em simulações de partículas que orbitam corpos que são muito achatados, não é adequada. Assim sendo, utilizamos esses novos elementos em nossas simulações considerando apenas o termo J 2 e o efeito de altas excentricidades, que antes ocorria, foi corrigido. No entanto, ao adicionarmos o termo C 22 , a excentricidade das órbitas das partículas voltou a aumentar significativamente, efeito que havia ocorrido quando usamos elementos osculadores nas simulações considerando o termo J 2 . Então, fazemos uma discussão sobre uma possível forma de diminuir a excentricidade provocada pela elipticidade de Chariklo. Por fim, além do estudo sobre a dinâmica das partículas este trabalho conta com uma análise, usando seções de Poincaré, de uma possível ressonância responsável pela estabilidade dos anéis. / Chariklo’s stellar occultations in 2013 revealed something that was unknown to date: particle rings around a celestial body of the Solar system other than a planet. This fact has aroused the interest of the scientific community on issues such as the process of forming these rings, how long they will exist, how likely Chariklo bodies are to have rings or how stable they are around of a small object, compared to the planets. In this work we are interested in determining Chariklo’s physical model by maintaining the current structure of the rings. We believe that this centaur is a body similar to an ellipsoid, but we do not know exactly the dimensions of its physical axes a, b, and c. The ratios between the values of these semi axes result in different values for the Chariklo flattening and ellipticity terms which can be represented by the terms J2 and C22 in its gravitational potential. In addition to determining the limits for the Chariklo form, we also want to study the effects of flattening and ellipticity on the dynamics of ring particles. For this, we did numerical simulations using an integrator that takes into account the terms related to the coefficients J2 and C22. The system we integrate is composed of Chariklo being orbited by a particle approximately the same distance as the rings, making use of the orbital osculating elements. The objective of these simulations was to reproduce the physical characteristics of the rings obtained through stellar occultations, however we can only do this reproduction using values of J2 and C22 very small, which contradicts the hypothesis of the centaur to have significant differences between their physical semi axis. For values greater than J2 and C22 the particles describe orbits with very high eccentricities, generating a large variation in the orbital radius. Therefore, we proceed to study the system making use of the geometric orbital elements found in the Borderies; Longaretti (1987), Longaretti; Borderies (1991), Borderies-Rappaport; Longaretti (1994) and Renner; Sicardy (2006). These studies show that the use of orbital osculating elements in simulations of particles orbiting bodies that are very flattened is not adequate. Therefore, we use these new elements in our simulations considering only the term J2 and the effect of high eccentricity that before happened was corrected. However, in addition to adding the term C22, an eccentricity of the orbits of the particles has again increased significantly, an effect that has occurred when using osculating elements in the simulations considering the term J2. So we did discuss about a possible way to lessen the eccentricity brought about by Chariklo’s elipticity. Finally, besides the study on the dynamics of the particles, this work has an analysis, using sections of Poincaré, of a possible resonance responsible for the stability of the rings. / 16/03727-7

Este trabalho tem como objetivos projetar, construir e caracterizar experimentalmente metamateriais quirais bi-planares para faixa de micro-ondas com o objetivo de investigar a rotação de campo como transdutor em aplicações de biossensoriamento. As estruturas metamateriais estudadas foram primeiramente modeladas e caracterizadas com o uso de aplicativos computacionais comerciais baseadas no método dos elementos finitos, onde os parâmetros geométricos das estruturas foram definidos para operarem na faixa de 8GHz a 12GHz. A partir dos projetos das estruturas simuladas, os metamateriais foram construídos e caracterizados experimentalmente. No estágio de fabricação, foi desenvolvida uma técnica inédita de confecção de metamateriais em placas de circuito impresso flexível. Esta técnica, baseada no processo tradicional de fabricação de placas de circuito impresso, utiliza uma combinação de filmes finos de alumínio e folhas plásticas adesivas flexíveis formando, assim, uma folha metalizada fina e flexível. Além de ser tão eficiente quanto o método convencional, a abordagem proposta utiliza materiais de baixo custo, podendo ser adaptada a outros substratos de qualquer material, formato e espessura. Também foram projetadas e construídas placas de metamateriais com geometrias similares via método tradicional (FR4 e cobre) com o objetivo de validar os procedimentos propostos neste trabalho. A caracterização experimental dos metamateriais quirais foi realizada, por meio de antenas cornetas e analisador de redes. As propriedades efetivas do meio (quiralidade, ângulo de azimute, elipticidade, e índice de refração) foram obtidas a partir dos parâmetros-S do material, por meio de um método de extração de parâmetros. Como esperado, os resultados experimentais tiveram boa concordância com os obtidos numericamente. Por fim, foi proposta uma aplicação de metamaterial quiral utilizando suas características de rotação de campo como transdutor para a medida de glicose em amostras aquosas. No experimento proposto, o ângulo de azimute de uma onda plana polarizada que atravessa o material foi obtido numericamente e sua rotação de campo foi diretamente correlacionada com a concentração de glicose. Os resultados indicaram uma elevada sensibilidade mesmo para baixas concentrações de glicose, demonstrando que a rotação de campo pode realmente ser utilizada para este propósito. / This work focus on the design, fabrication and experimental characterization of bi-planar chiral metamaterials in the microwave frequency range aiming at investigating field rotation as a possible transductor for biosensig applications. First, the metamaterial structures were simulated with commercial-based finite element methods, where the structures geometric parameters were defined to operate in the range of 8-12 GHz. Next, the metamaterials were fabricated and characterized experimentally. We have also developed a new technique for making metamaterials on flexible printed circuit boards. This proposed technique, based on traditional processes of printed circuit boards fabrication, utilizes combination of thin aluminum films and adhesive flexible plastic foils, thus forming a thin, flexible metallic foil. In addition to being as efficient as the conventional method, the proposed approach utilizes low cost materials with low insertion loss that can be adapted to substrates of any material, shape and thickness. We have also designed and fabricated metamaterials with similar geometries via the traditional circuit board method (FR4 and copper) in order to validate the procedures proposed in this work. The experimental characterization of the chiral metamaterials was carried out with antenna horns and a network analyzer. The effective medium parameters (chirality, azimuth angle, ellipticity, and refractive index) were then obtained from the Sparameters of the material via a parameter extraction method. The experimental results were in good agreement with those obtained numerically. Finally, we proposed a new chiral metamaterial application using its field rotation characteristics as a transductor for measuring glucose concentration in aqueous solutions. In the proposed experiment, the azimuth angle of a polarized plane wave propagating through the material was numerically calculeted and its polarization field rotation was directly correlated with the glucose concentration. The results indicated a very high sensitivity even for very low glucose concentrations, indicating that field rotation can indeed be used for this purpose.

A destruição causada por um terremoto depende de muitos fatores, como características e profundidade da fonte, magnitude, distância epicentral e da configuração geológica da área. A destruição causada devido à configuração geológica da área é denominada como efeito local. A modelagem do efeito local implica na determinação do tempo e nível de vibração e do efeito de amplificação do deslocamento. As propriedades elásticas dos materiais geológicos (velocidade das ondas de compressão e de cisalhamento, densidade, espessura da camada de solo, etc.) podem ser obtidas por diversos métodos geofísicos. O conhecimento dessas propriedades elásticas ajuda a melhor projetar as infraestruturas e reduzir as chances de danos. Este procedimento é denominado de microzoneamento. Os parâmetros mais importantes para realizar o microzoneamento são as espessuras dos sedimentos que recobrem o embasamento e o perfil das velocidades das ondas S (cisalhamento). Esses dois parâmetros são adequadamente caracterizados pelo uso de várias técnicas geofísicas como perfilagens em furos de sondagem, reflexão e refração sísmica. Esses métodos geofísicos trazem algumas restrições como a necessidade da execução de um furo, emprego de fontes sísmicas artificiais que muitas vezes são dispendiosas e por vezes de uso restrito em áreas urbanas, além de muitas vezes estarem limitadas a investigações de apenas algumas dezenas de metros. Os métodos que substituíram esses métodos geofísicos convencionais nas últimas décadas são a análise do ruído sísmico produzido por fontes naturais e culturais. Este ruído sísmico ambiental pode ser registrado com menor custo e esforço e com boa cobertura lateral. Várias técnicas que se utilizam do ruído sísmico podem ser empregadas, no entanto, aquela que obteve maior atenção nos últimos anos é a técnica da razão do espectro horizontal sobre o espectro vertical da onda de superfície (H/V). A curva da razão espectral H/V é uma ferramenta rápida, fácil e de baixo custo para a caracterização da subsuperfície rasa. Existem vários estudos realizados sobre o tema que tentaram cobrir todos os aspectos e problemas associados ao método. Aqui neste estudo são aprofundados alguns aspectos ainda não avaliados em detalhe. Diferentes procedimentos para a modelagem e as associações entre os fenômenos físicos envolvidos e as características da curva H/V são discutidos e os resultados numéricos desses estudos são comparados com informações extraídas de perfis de sondagens de um dos locais estudados. O pico e a forma da curva H / V são modelados para encontrar o desvio na frequência de pico a partir da frequência de ressonância da onda de cisalhamento considerando diferentes campos de onda em torno do pico, assim como sua relação com a forma dominante da curva. A frequência de pico das curvas H/V é utilizada para estimar a relação entre a frequência a espessura através de análise de regressão. O estudo mostra que a curva de dispersão obtida a partir de um ensaio MASW pode ser usada para estimar a velocidade da onda S a um metro de profundidade e sua tendência de aumento com a profundidade. Esses valores podem ser usados para estimar a relação frequência-espessura para uma área. Esses resultados são comparados com a relação frequência-espessura derivada experimentalmente para a mesma área. A sensibilidade da forma da curva H/V à estrutura de velocidade do meio é analisada através de duas técnicas de modelagem (elipticidade da onda Rayleigh e campo difuso baseado na curva H/V). Diferentes partes da curva H/V são invertidas visando avaliar qual a parte da curva H/V contém as informações mais importantes sobre a estrutura subterrânea. As lições aprendidas dessas análises são aplicadas a três dados experimentais de locais distintos. As ondas Love podem contaminar o resultado da curva H/V. Duas técnicas diferentes para remover o efeito das ondas amorosas são discutidas. Em seguida, são discutidos os resultados da inversão conjunta das curvas de dispersão e da curva H/V após remoção do efeito da onda Love, ou seja, a curva de elipticidade. Alguns aspectos novos da técnica H/V são discutidos no final. / The destruction caused by an earthquake at a site depends on many factors like source characteristics such as magnitude, epicentral distance from the site, depth of the source, and on the geological setting of the area. The destruction caused due to the geological setting of an area is termed as site effect. To model the site effect of an area is to determine the shaking level longevity and its displacement amplification. The elastic properties (shear and compressional wave velocities, density, thickness of soil layer, etc.) of the site are required to find out by employing various geophysical procedures. The knowledge of these elastic properties help in better designing the infrastructure, which reduces the chances of destruction caused by a local geological setting due to an earthquake occurrence. This procedure is widely termed as microzonation. The most important parameters for the microzonation are the thickness of soft sediments over the seismic bedrock and its shear wave velocity profile. These two parameters are properly characterized by employing various geophysical techniques like borehole measurement, seismic reflection and seismic refraction. The conventional geophysical methods bring some hindrance to the picture such as, the drilling of a borehole and artificial seismic sources deployment for the reflection and refraction survey, which are both expensive and time consuming, difficult or even in some case impossible to implement in urbanized environment, the investigation is depth limited to few tens of meter. The methods which replaced this conventional geophysical method from the last decades or so is the analysis of Earth vibration caused by the seismic noise which is produced by both natural and cultural sources. This ambient seismic noise can be recorded with less cost and effort with good lateral coverage. Various seismic noise techniques are employed for this job; however, the one which got the most attention in recent years is the horizontal over vertical spectral ratio (H/V) technique. The H/V spectral ratio curve is a fast easy and cheap tool for the near-subsurface characterization. There are various study performed on the topic which has tried to cover almost all the aspects and problems associated with the method. Here in this study, we try to detail the aspects of this technique, which are not been evaluated fully. The different modelling procedures presented to model and physically link the H/V curve with some physical phenomenon will be discussed and its numerical result with the experimental H/V curve will be compared for a borehole test site. The peak and the shape of the H/V curve will be modelled to find its peak frequency deviation from the shear wave resonance frequency by considering different wave-field around the peak. Similarly, the shape dominancy of the H/V curve linkage will be find out. The peak frequency of the H/V curve is used to estimate the thickness-frequency relation by regression analysis. Here we will show that the dispersion curve obtained from multi-channel analysis of surface waves (MASW) can be used to estimate the velocity at one meter and the shear wave velocity increase trend with depth. These values can be used to estimate the thickness frequency relation for an area and its result will be compared with the experimentally derived thickness-frequency relationship for the same area. The sensitivity of the H/V curve shape to the subsurface velocity structure will find out for two main modelling techniques (Rayleigh wave ellipticity and diffused field based H/V curve). The different parts of the H/V curve are inverted (back modelled) to find out the part of H/V curve which is carrying the most important information about the subsurface structure. The lesson learned from all this analysis will be applied to experimental data of three different sites. The Love waves might contaminate the result of the H/V curve. Two different techniques to remove their effects will be discussed. Then, the joint inversion result of the dispersion and this Love effect removed H/V for more precisely ellipticity curve is discussed. Some new aspects of the H/V curve technique are also discussed at the end.

A destruição causada por um terremoto depende de muitos fatores, como características e profundidade da fonte, magnitude, distância epicentral e da configuração geológica da área. A destruição causada devido à configuração geológica da área é denominada como efeito local. A modelagem do efeito local implica na determinação do tempo e nível de vibração e do efeito de amplificação do deslocamento. As propriedades elásticas dos materiais geológicos (velocidade das ondas de compressão e de cisalhamento, densidade, espessura da camada de solo, etc.) podem ser obtidas por diversos métodos geofísicos. O conhecimento dessas propriedades elásticas ajuda a melhor projetar as infraestruturas e reduzir as chances de danos. Este procedimento é denominado de microzoneamento. Os parâmetros mais importantes para realizar o microzoneamento são as espessuras dos sedimentos que recobrem o embasamento e o perfil das velocidades das ondas S (cisalhamento). Esses dois parâmetros são adequadamente caracterizados pelo uso de várias técnicas geofísicas como perfilagens em furos de sondagem, reflexão e refração sísmica. Esses métodos geofísicos trazem algumas restrições como a necessidade da execução de um furo, emprego de fontes sísmicas artificiais que muitas vezes são dispendiosas e por vezes de uso restrito em áreas urbanas, além de muitas vezes estarem limitadas a investigações de apenas algumas dezenas de metros. Os métodos que substituíram esses métodos geofísicos convencionais nas últimas décadas são a análise do ruído sísmico produzido por fontes naturais e culturais. Este ruído sísmico ambiental pode ser registrado com menor custo e esforço e com boa cobertura lateral. Várias técnicas que se utilizam do ruído sísmico podem ser empregadas, no entanto, aquela que obteve maior atenção nos últimos anos é a técnica da razão do espectro horizontal sobre o espectro vertical da onda de superfície (H/V). A curva da razão espectral H/V é uma ferramenta rápida, fácil e de baixo custo para a caracterização da subsuperfície rasa. Existem vários estudos realizados sobre o tema que tentaram cobrir todos os aspectos e problemas associados ao método. Aqui neste estudo são aprofundados alguns aspectos ainda não avaliados em detalhe. Diferentes procedimentos para a modelagem e as associações entre os fenômenos físicos envolvidos e as características da curva H/V são discutidos e os resultados numéricos desses estudos são comparados com informações extraídas de perfis de sondagens de um dos locais estudados. O pico e a forma da curva H / V são modelados para encontrar o desvio na frequência de pico a partir da frequência de ressonância da onda de cisalhamento considerando diferentes campos de onda em torno do pico, assim como sua relação com a forma dominante da curva. A frequência de pico das curvas H/V é utilizada para estimar a relação entre a frequência a espessura através de análise de regressão. O estudo mostra que a curva de dispersão obtida a partir de um ensaio MASW pode ser usada para estimar a velocidade da onda S a um metro de profundidade e sua tendência de aumento com a profundidade. Esses valores podem ser usados para estimar a relação frequência-espessura para uma área. Esses resultados são comparados com a relação frequência-espessura derivada experimentalmente para a mesma área. A sensibilidade da forma da curva H/V à estrutura de velocidade do meio é analisada através de duas técnicas de modelagem (elipticidade da onda Rayleigh e campo difuso baseado na curva H/V). Diferentes partes da curva H/V são invertidas visando avaliar qual a parte da curva H/V contém as informações mais importantes sobre a estrutura subterrânea. As lições aprendidas dessas análises são aplicadas a três dados experimentais de locais distintos. As ondas Love podem contaminar o resultado da curva H/V. Duas técnicas diferentes para remover o efeito das ondas amorosas são discutidas. Em seguida, são discutidos os resultados da inversão conjunta das curvas de dispersão e da curva H/V após remoção do efeito da onda Love, ou seja, a curva de elipticidade. Alguns aspectos novos da técnica H/V são discutidos no final. / The destruction caused by an earthquake at a site depends on many factors like source characteristics such as magnitude, epicentral distance from the site, depth of the source, and on the geological setting of the area. The destruction caused due to the geological setting of an area is termed as site effect. To model the site effect of an area is to determine the shaking level longevity and its displacement amplification. The elastic properties (shear and compressional wave velocities, density, thickness of soil layer, etc.) of the site are required to find out by employing various geophysical procedures. The knowledge of these elastic properties help in better designing the infrastructure, which reduces the chances of destruction caused by a local geological setting due to an earthquake occurrence. This procedure is widely termed as microzonation. The most important parameters for the microzonation are the thickness of soft sediments over the seismic bedrock and its shear wave velocity profile. These two parameters are properly characterized by employing various geophysical techniques like borehole measurement, seismic reflection and seismic refraction. The conventional geophysical methods bring some hindrance to the picture such as, the drilling of a borehole and artificial seismic sources deployment for the reflection and refraction survey, which are both expensive and time consuming, difficult or even in some case impossible to implement in urbanized environment, the investigation is depth limited to few tens of meter. The methods which replaced this conventional geophysical method from the last decades or so is the analysis of Earth vibration caused by the seismic noise which is produced by both natural and cultural sources. This ambient seismic noise can be recorded with less cost and effort with good lateral coverage. Various seismic noise techniques are employed for this job; however, the one which got the most attention in recent years is the horizontal over vertical spectral ratio (H/V) technique. The H/V spectral ratio curve is a fast easy and cheap tool for the near-subsurface characterization. There are various study performed on the topic which has tried to cover almost all the aspects and problems associated with the method. Here in this study, we try to detail the aspects of this technique, which are not been evaluated fully. The different modelling procedures presented to model and physically link the H/V curve with some physical phenomenon will be discussed and its numerical result with the experimental H/V curve will be compared for a borehole test site. The peak and the shape of the H/V curve will be modelled to find its peak frequency deviation from the shear wave resonance frequency by considering different wave-field around the peak. Similarly, the shape dominancy of the H/V curve linkage will be find out. The peak frequency of the H/V curve is used to estimate the thickness-frequency relation by regression analysis. Here we will show that the dispersion curve obtained from multi-channel analysis of surface waves (MASW) can be used to estimate the velocity at one meter and the shear wave velocity increase trend with depth. These values can be used to estimate the thickness frequency relation for an area and its result will be compared with the experimentally derived thickness-frequency relationship for the same area. The sensitivity of the H/V curve shape to the subsurface velocity structure will find out for two main modelling techniques (Rayleigh wave ellipticity and diffused field based H/V curve). The different parts of the H/V curve are inverted (back modelled) to find out the part of H/V curve which is carrying the most important information about the subsurface structure. The lesson learned from all this analysis will be applied to experimental data of three different sites. The Love waves might contaminate the result of the H/V curve. Two different techniques to remove their effects will be discussed. Then, the joint inversion result of the dispersion and this Love effect removed H/V for more precisely ellipticity curve is discussed. Some new aspects of the H/V curve technique are also discussed at the end.