Orientador: Fabrício Guimarães Baptista / Banca: Rogerio Andrade Flauzino / Banca: José Alfredo Covolan Ulson / Resumo: Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo da sensibilidade de diferentes tipos de transdutores piezelétricos na detecção de dano em sistemas de SHM (Structural Health Monitoring - monitoramento de integridade estrutural) baseados na técnica da impedância eletromecânica (E/M). Foi realizada uma comparação de três transdutores piezelétricos: cerâmica de PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate - titanato zirconato de chumbo), dispositivo MFC (Macro Fiber Composite - compósito de macro fibra) e diafragma piezelétrico, comumente conhecido como buzzer. Todos os testes foram realizados em barras de alumínio. A avaliação experimental da sensibilidade dos transdutores de PZT e MFC foi feita de uma maneira alternativa, utilizando o método PLB (Pencil Lead Break - quebra do grafite), o qual é muito simples e utilizado em sistemas de emissão acústica. Tem, como princípio, a quebra de grafite contra a estrutura a ser analisada. Os testes foram realizados em barras de alumínio de diferentes tamanhos. O dano estrutural foi induzido utilizando-se massas metálicas (porcas de aço), as quais foram fixadas, com cola a base de cianoacrilato, nas barras. A avalição dos resultados foi feita a partir da comparação dos índices de dano, obtidos das assinaturas da impedância elétrica dos transdutores de PZT e MFC, acoplados à estrutura a ser monitorada, e nos cálculos da PSD (Power Spectral Density) - densidade espectral de potência), obtida do método PLB e calculada usando o método Welch. Os resultados experimentais indicaram que os transdutores possuem sensibilidades diferentes para a detecção de dano, as quais também dependem da faixa de frequência. Em conclusão, os resultados mostraram uma boa relação entre os índices de dano e a PSD, indicando, dessa forma, que o método PLB pode ser uma boa ferramenta para estimar a sensibilidade na detecção de dano baseada na técnica da impedância E/M / Abstract: This dissertation presents a comparative study of the sensitivity of different types of piezoelectric transducers for damage detection in structural health monitoring (SHM), systems, based on the electromechanical impedance (EMI) technique. A comparison of three piezoelectric transduces was performed: PZT (Pb-Lead Zirconate Titanate) ceramic, MFC (Macro-Fiber Composite) device and piezoelectric diaphragm, also known as buzzer. The experimental evaluation of the sensitivity of the PZT and MFC transducers was performed in an alternative way using the pencil lead break (PLB) method, which is very simple and used in a acoustic emission (AE) systems. It is based on the break of a lead against the structure to be analyzed. The tests were carried out on aluminum beams of different sizes. The structural damage was induced by metallic mass (steel nts), which were fixed in the beams with cyanoacrylate glue. The evaluation of the results was made by comparing de damage indices obtained from the electrical impedance signatures of the PZT and MFC transducers coupled to the structure to be analyzed and the power spectral density (PSD) calculations obtained using the PLB and the Welch method. The experimental results indicated that the transducers have different sensitivities for the detection of damage, which also depend on the frequency range. The conclusion is that the results showed a good relationship between the damage indices and the PSD, indicating that the PLB method can be a useful tool to estimate the sensitivity in damage detection applications based on the EMI technique / Mestre

Orientador: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Danilo Hernane Spatti / Banca: Andre Luiz Andreoli / Resumo: A retificação é um processo de usinagem amplamente aplicado na fabricação de produtos que exigem baixa tolerância e alta precisão dimensional. Um dos danos mais comuns que ocorre durante este processo é a queima do material, que altera as propriedades mecânicas da peça usinada, comprometendo suas especificações. Sendo assim, o monitoramento da queima no processo de retificação é vital para garantir um alto nível de qualidade, produtividade e repetitividade dos processos industriais. Neste cenário, este trabalho traz uma nova abordagem não destrutiva para a identificação e localização da queima em aço SAE 1045, com o objetivo de desenvolver um sistema confiável e robusto de monitoramento da retificação como alternativa aos métodos invasivos, por meio do uso de transdutores piezelétricos de baixo custo e de técnicas de processamento digitais de sinais baseadas no critério estatístico de Hinkley. Comparado aos testes tradicionais e invasivos, como os testes de microdureza e metalografia, concluiu-se que o critério de Hinkley tem alta eficácia e potencial para localizar o início da queima da peça uma vez que o erro na localização foi menor que 4% / Abstract: Grinding is a machining process widely applied in the manufacture of products that require low tolerance and high dimensional accuracy. One of the most critical issues in this manufacturing process is the material burning phenomenon, which can lead the part to a total failure. Therefore, monitoring burning in the grinding process is vital to ensure a high level of quality, productivity and repeatability of industrial processes. In this sense, this article presents a new non-destructive approach for the onset location of burn in the SAE 1045 steel, aiming to develop a reliable and robust grinding monitoring system as an alternative to invasive methods. An experimental investigation was conducted by using low-cost piezoelectric diaphragms and feature extraction of the signals through Hinkley criterion. By comparing to the traditional and invasive tests such as microhardness measurements and metallographic analysis, it was concluded that the Hinkley criterion has a high effectiveness and potential to locate the onset of burning, once the error of the location was less than 4% / Mestre

não há resumo / there is no abstract

A dissertação aborda atributos das redes de média e baixa tensão que estão sujeitos a incerteza em sua determinação e são requeridos pelo modelo simplificado de cálculo das perdas técnicas, aqui denominado como MSCPRO, e que foi utilizado pela ANEEL ao longo do 2º ciclo de revisão tarifária para cálculo das perdas técnicas regulatórias das distribuidoras de energia. Para as redes de média tensão, devem ser determinados atributos de suas redes como, por exemplo, ângulo de ação e área de atuação, que possuem subjetividade em sua determinação. Já para a baixa tensão, deve ser realizada a classificação de cada rede em uma das cinco tipologias otimizadas utilizadas pelo modelo MSCPRO no cálculo das perdas técnicas deste segmento. Diante disto, é proposta nesta dissertação, para o segmento de redes de média tensão, uma metodologia para determinação de atributos sujeitos à incerteza que melhor descrevem as redes reais a partir da análise da distribuição das cargas. Ademais, é proposta uma formulação genérica para alimentadores cujo tronco é composto por mais de um tipo de cabo. Já para as redes de baixa tensão, são propostas quatro diferentes técnicas que se apoiam basicamente em modelo heurístico, classificadores hierárquicos e modelos estatísticos de agrupamento aglomerativo para classificação destas redes em uma das cinco tipologias otimizadas. / The dissertation discusses about descriptors attributes of medium and low voltage networks which are subject to uncertainty in their determination and are required the calculation of technical losses by the simplified model, here so-called as MSCPRO, and was used by ANEEL during the 2º tariff cycle review for calculation of regulatory technical losses of power distributors. For medium voltage networks, it must be determined some network attributes, such as, action angle and area which do not have specific methodology for its determination. As for the low voltage networks, the classification should be performed for each one of the five optimized network types used by the model MSCPRO in the calculation of technical losses in this segment. Given this, it is proposed in this dissertation, for the segment of medium voltage networks, a methodology for determining descriptors attributes subject to uncertainty that best describe real networks from the analysis of the loads distribution. Furthermore, it is proposed a generic formulation for feeders whose trunk is composed of more than one type of cable. For low voltage networks, it is proposed four different techniques that are mainly based on heuristic model, hierarchical classifiers and statistical models for agglomerative clustering classification of these networks into one of five types optimized.

Orientador: Thair Ibrahim Abdel Hamid Mustafa. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Esta tese apresenta a proposta e implementação de um algoritmo para o ajuste otimizado de redes de microondas. O algoritmo é desenvolvido a partir da análise da sensibilidade do desempenho da rede com relação aos elementos ajustáveis e dispensa a utilização de qualquer tipo de modelo da rede. Um sistema de equações obtido para o ajuste necessário, é resolvido pelo método de otimização de Gauss-Newton e a implementação da solução é realizada através da quantificação do ajuste individual de cada elemento.Esta quantificação é feita em termos do valor do erro a ser atingido, o que torna desnecessário a calibração prévia dos elementos ajustáveis. A eficiência do método proposto e sua superioridade sobre o ajuste intuitivo é prevista por simulação numérica e comprovada experimentalmente. Diversos filtros de microondas são ajustados de acordo com resultados apresentados comprovam a aplicabilidade do método mesmo para o ajuste preciso de redes relativamente complexas, com muitos elementos ajustáveis, onde o sucesso do ajuste intuitivo incorre, em geral, em custos elevados, além de depender da extrema habilidade do operador. O algoritmo é implementado em microcomputador, na forma de uma subrotina acessável por um programa de controle do equipamento de medida do desempenho da rede. Considerando se os resultados apresentados e os modestos recursos de software necessários, é possível prever uma considerável redução de custos, em decorrência da utilização deste sistema na linha de produção de redes cujo ajuste é difícil. A aplicabilidade do método proposto não se limita ao ajuste de redes de microondas. Pelo contrário, a generalidade de sua formulação sugere uma aplicação para o ajuste de outras redes ou sistemas quaisquer onde o ajuste é conhecidamente demorado ou difícil, ou ainda onde a calibração exata dos elementos ajustáveis seja incovenientes ou impossível de ser realizada.

Propelentes sólidos compósitos preparados com pré-polímero PBLH (Polibutadieno Líquido Hidroxilado), PA (Perclorato de Amônio) como oxidante e partículas de alumínio como aditivo metálico apresentam características de alta resistividade elétrica. A dificuldade de homogeneização dos componentes sólidos da composição propelente com a matriz polimérica pode resultar na formação de aglomerados, notadamente de partículas metálicas. O estudo experimental desses aglomerados no propelente sólido compósito demonstrou serem eles um dos fatores que explicam o fenômeno da formação de sítios eletricamente carregados no propelente. O descarregamento abrupto desse potencial elétrico pode gerar faíscas elétricas com energia suficiente para ocasionar a ignição sustentada de um motor foguete de propelente sólido.

Controladores assíncronos Modo Burst Estendido (MBE) são importantes no projeto de sistemas digitais heterogêneos. Dois passos importantes na síntese lógica dos controladores MBE são os de minimização e assinalamento de estados. No paradigma assíncrono, estes passos, além de encontrarem o melhor assinalamento de estados, que é importante na redução da área de silício, devem atender aos requisitos de corrida crítica e evitarem hazard lógico na etapa de minimização lógica. Como essas etapas são do tipo NP-completo, a solução proposta pela ferramenta 3D, está limitada a especificações de pequeno e médio porte, no caso a especificação MBE. Neste trabalho, propõe-se uma ferramenta chamada SAGAAs que soluciona essas duas etapas. O método SAGAAs (State Assignment using Genetic Algorithm for Asynchronous circuits) trata essas duas etapas utilizando a técnica de busca e otimização estocástica chamada de Algoritmo Genético (AG). O método SAGAAs, permite a realização de assinalamento de estados para especificações MBE de grande porte e foi aplicado a um conjunto de benchmarks. Quando comparada com a ferramenta 3D, a ferramenta SAGAAs voltada para Máquinas de Huffman com Saída Realimentada (MHSR) apresenta bons resultados: no número de variáveis de estados inseridas houve uma redução de 12,00\%; na área houve uma redução de 15,28\% de produtos e uma redução de 14,73\% de literais; no número de chaveamento das variáveis de estados houve uma redução de 30,38\%. Este trabalho mostra a viabilidade do AG na solução das duas etapas da síntese lógica como também satisfaz as restrições de corrida crítica e hazard lógico. Esta tese também propõe um método para minimização e assinalamento de estados para especificações MBE, que é voltada para Máquinas de Huffman (MH). Este método está incorporado na ferramenta SAGAAs e o autor desconhece a existência de uma ferramenta para a especificação MBE na arquitetura MH.

O Programa Espacial Brasileiro conta com diversos projetos de Foguetes de Sondagem e com o projeto do Veículo Lançador de Satélite, VLS-1. O VLS-1 possui diversas redes elétricas, entre elas a Sub-rede Elétrica de Segurança, responsável pela terminação de vôo em caso de falha crítica. Neste trabalho é apresentado um procedimento para a quantificação da confiabilidade com alternativas para uso de dados de falha dificilmente encontrados na prática. É proposto, também, um procedimento geral para estimar a confiabilidade de um subsistema, a Sub-rede Elétrica de Segurança. O procedimento inova ao usar o diagrama de blocos funcional e a seqüência FTA-FMEA. Por sua generalidade o procedimento pode ser estendido aos demais subsistemas, e ao sistema. São apresentadas considerações a respeito do Sistema de Terminação de Vôo descrito na norma STD 319-92 do Range Commanders Council, RCC. As conclusões e alguns desdobramentos do trabalho são apresentados ao final.

Este trabalho trata da geração de micro-ondas objetivando a implementação futura de fontes de sinais de alta frequência. Após uma breve discussão sobre osciladores eletrônicos indicados para a geração de sinais elétricos até 100 GHz, é feita uma contextualização das técnicas de micro-ondas em fibras ópticas e suas aplicações, especialmente na geração de sinais de micro-ondas. A configuração de oscilador optoeletrônico definido é estabelecida a partir de um enlace de micro-ondas baseado em fibras ópticas mais uma malha de realimentação e seus fundamentos são discutidos. Os componentes e configurações do oscilador optoeletrônico são apresentados assim como as montagens. São apresentados resultados associados com a geração de sinais com frequências até 3 GHz e intensidade da ordem de + 5 dBm. Medidas de ruído de fase, largura de linha e estabilidade em frequência obtidas forneceram valores de -100 dB/Hz -100 kHz, > 1 kHz e 30 kHz. Os resultados permitem considerar um fator de qualidade Q da ordem de 106. Considerando uma configuração heterodina é apresentado o resultado do batimento do sinal gerado com uma fonte arbitrária (antena ou gerador) em uma montagem típica de estação remota resultando na translação do espectro de frequência de um sinal em 300 MHz com modulação AM de 200 kHz. Por último são apresentadas as conclusões, sugestões para trabalhos futuros relacionando o trabalho realizado com outras técnicas fotônicas de geração de sinais de micro-ondas.