Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-04T20:35:11Z No. of bitstreams: 1 dayaneoliveiragoncalves.pdf: 5780108 bytes, checksum: 66585bbc9ff0f98a7f32499de344449c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-08T14:48:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dayaneoliveiragoncalves.pdf: 5780108 bytes, checksum: 66585bbc9ff0f98a7f32499de344449c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T14:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dayaneoliveiragoncalves.pdf: 5780108 bytes, checksum: 66585bbc9ff0f98a7f32499de344449c (MD5) Previous issue date: 2017-04-11 / O calorímetro de Telhas (TileCal) é o calorímetro hadrônico central de um dos experimentos do Grande Colisor de Hádrons (LHC), o ATLAS. O TileCal fornece medidas de energia finamente segmentadas (10.000 canais de leitura) para as partículas incidentes no detector. Análises realizadas nos dados resultantes de colisões de partículas constataram que utilizar as informações da camada radial externa do TileCal, em coincidência com as câmaras de múons (MS) do ATLAS, pode proporcionar uma redução de falsos sinais de trigger (filtragem online) de múons gerados pelas iteração de prótons de baixo momento, na blindagem do feixe do LHC, com o MS. O projeto TileMuon foi desenvolvido para este propósito e sua principal atividade, no programa de atualização ATLAS, é habilitar o TileCal para fornecer as informações de trigger para a primeira etapa de filtragem online para a identificação de múons no ATLAS. Esta dissertação apresenta o estudo, o desenvolvimento e a implementação de uma técnica para a identificação de múons no contexto TileMuon. Técnicas de estimação encontradas na literatura foram aplicadas no contexto do projeto e comparadas. Os resultados para dados experimentais mostraram que o método para a identificação de múons, baseado no filtro casado para ruído gaussiano, obteve o melhor desempenho, em termos de erro de detecção, bem como viabilidade de implementação online, e foi a técnica escolhida para a aplicação. / The Tile Calorimeter (TileCal) is the central hadronic calorimeter of the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider (LHC). TileCal provides highly-segmented energy measurements for incident particles. Information from TileCal’s outermost radial layer in coincidence with the ATLAS muon chambers can provide a reduction of the fake muon triggers due to slow charged particles (typically protons). The TileMuon project was development aims this purpose and its main activity of the Tile-Muon Trigger in the ATLAS upgrade program is to install and to activate the TileCal signal processor module for providing trigger inputs to the Level-1 Muon Trigger. This dissertation presents the study, the development and the implementation of the Muon identification techniqueinthe TileMuon context. Amplitude estimation techniques found in the literature were applied to the problem and confronted against each other. The results for experimental data shown that the Muon identification based on the maximum likelihood for Gaussian noise achieved the best performance in terms of detection error as well as online implementation feasibility, and it has been the chosen technique for the application.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T13:33:15Z No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-16T15:15:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T15:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) Previous issue date: 2015-09-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese apresenta técnicas de processamento de dados para a detecção de sinais e estimação de energia usando calorimetria de altas energias. Os calorímetros modernos possuem milhares de canais de leitura e operam sob alta taxa de eventos. Tipicamente, a reconstrução da energia envolve etapas de detecção e estimação, e é baseada na medida da amplitude do sinal (digitalizado) recebido. Os métodos empregados, atualmente, em experimentos de altas energias são baseados em técnicas de minimização da variância e selecionam os sinais de interesse a partir da estimação da energia. Este trabalho explora o uso de filtros casados para a detecção de sinais e faz uso de uma calibração para a estimação da energia dos sinais. Na abordagem proposta, os parâmetros aleatórios do pulso processado (fase e deformação) e a estatística do ruído de fundo são considerados no projeto do filtro digital, aumentando seu desempenho. No caso particular de experimentos onde a probabilidade de empilhamento de sinais é alta, uma outra solução, baseada na desconvolução linear de sinais para estimação de energia, é discutida. As técnicas propostas nesta tese foram implementadas offline e aplicadas no calorímetro de telhas (TileCal) do ATLAS no LHC. Foram utilizados sinais simulados, assim como dados reais adquiridos durante a operação nominal do LHC. Os estimadores propostos apresentaram menor erro quando comparados aos métodos empregados em calorímetros modernos e estão, atualmente, sendo validados para serem utilizados no TileCal. / This thesis presents data processing techniques of signal detection and energy estimation for high energy calorimetry. Modern calorimeters have thousands of readout channels and operate at high event rate conditions. Typically, the energy reconstruction involves both detection and estimation tasks, and it is based on the amplitude estimation of the received digitized signal. The current methods employed by high energy experiments are based on variance minimization techniques, and the valid signals are selected based on the energy estimation. This work explores the use of a technique based on Matched Filter for signal detection, and it makes use of a calibration factor to estimate the energy. In the proposed approach, the stochastic parameters of the pulse (phase and deformation) and the statistics from the background are considered for the filter design in order to increase performance. In particular cases, where the signal pile-up is likely to occur, another promising technique, based on linear signal deconvolution is discussed. The techniques proposed in this thesis were implemented offline and applied on the ATLAS Tile Calorimeter (TileCal) at LHC. Both simulated signals and real data acquired during nominal LHC operation were used. The proposed estimators presented smaller error with respect to the methods currently used in modern calorimeter systems, and they have been extensively tested to be used in TileCal.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um algoritmo para avaliar o grau de corrosão em paredes de oleodutos, através de ultrassom. O algoritmo desenvolvido será implementado em um circuito digital, fazendo parte de um sistema que poderá ser embarcado em pigs ultrassônicos para inspeção de dutos à procura de corrosão. O modelo matemático conhecido como filtro casado é usado como base do algoritmo, além de um método de detecção de picos para localização dos sinais de eco de ultrassom, provenientes das reflexões do sinal nas paredes dos dutos. Um dos problemas é a definição do sinal (e do filtro) que será utilizado, mas por meio de sinais sintetizados (signal design) uma grande gama de alternativas foi analisada e apenas algumas foram selecionadas para testes em experimentos. Por último os melhores sinais foram utilizados na inspeção de um corpo de prova feito à partir de um duto corroído, e os resultados são analisados. A detecção da primeira parede do oleoduto apresenta resultados promissores em comparação com a medição tridimensional das mesmas paredes. O sistema foi capaz de reconstruir o perfil da parede interna do duto com elevada verossimilhança, mesmo em regiões severamente corroídas. A detecção da segunda parede apresenta resultados satisfatórios para baixos níveis de corrosão, porém alguns problemas foram encontrados para níveis mais altos de corrosão, prejudicando a medição direta da espessura da parede nestas condições. / This work describes the development of an algorithm to evaluate the degree of corrosion in pipeline walls, using ultrasound. The developed algorithm will be implemented in a dedicated digital circuit that can be embedded in ultrasonic pigs for pipeline corrosion inspection. The algorithm is based on the mathematic model known as matched filter, besides a peak detection method for the location of ultrasound echoes, originated from the signal reflections in the pipeline walls. One problem is the determination of the signal (and filter) that should be used, but using a signal design approach a large number of possibilities could be analyzed and only a few was tested in experiments. Finally, the best signals were used to inspect a test specimen made of a corroded pipeline section, and the results were analyzed. The first wall detection shows promising results when compared to the results of a three-dimensional inspection of the same walls. It was possible to reconstruct the profile of the internal wall with good likelihood, even at badly corroded areas. The second wall detection shows some satisfactory results on low corrosion levels, but show some problems with high corrosion levels, compromising the direct measurement of the wall of the pipeline.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um algoritmo para avaliar o grau de corrosão em paredes de oleodutos, através de ultrassom. O algoritmo desenvolvido será implementado em um circuito digital, fazendo parte de um sistema que poderá ser embarcado em pigs ultrassônicos para inspeção de dutos à procura de corrosão. O modelo matemático conhecido como filtro casado é usado como base do algoritmo, além de um método de detecção de picos para localização dos sinais de eco de ultrassom, provenientes das reflexões do sinal nas paredes dos dutos. Um dos problemas é a definição do sinal (e do filtro) que será utilizado, mas por meio de sinais sintetizados (signal design) uma grande gama de alternativas foi analisada e apenas algumas foram selecionadas para testes em experimentos. Por último os melhores sinais foram utilizados na inspeção de um corpo de prova feito à partir de um duto corroído, e os resultados são analisados. A detecção da primeira parede do oleoduto apresenta resultados promissores em comparação com a medição tridimensional das mesmas paredes. O sistema foi capaz de reconstruir o perfil da parede interna do duto com elevada verossimilhança, mesmo em regiões severamente corroídas. A detecção da segunda parede apresenta resultados satisfatórios para baixos níveis de corrosão, porém alguns problemas foram encontrados para níveis mais altos de corrosão, prejudicando a medição direta da espessura da parede nestas condições. / This work describes the development of an algorithm to evaluate the degree of corrosion in pipeline walls, using ultrasound. The developed algorithm will be implemented in a dedicated digital circuit that can be embedded in ultrasonic pigs for pipeline corrosion inspection. The algorithm is based on the mathematic model known as matched filter, besides a peak detection method for the location of ultrasound echoes, originated from the signal reflections in the pipeline walls. One problem is the determination of the signal (and filter) that should be used, but using a signal design approach a large number of possibilities could be analyzed and only a few was tested in experiments. Finally, the best signals were used to inspect a test specimen made of a corroded pipeline section, and the results were analyzed. The first wall detection shows promising results when compared to the results of a three-dimensional inspection of the same walls. It was possible to reconstruct the profile of the internal wall with good likelihood, even at badly corroded areas. The second wall detection shows some satisfactory results on low corrosion levels, but show some problems with high corrosion levels, compromising the direct measurement of the wall of the pipeline.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-20T15:14:06Z No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 4608167 bytes, checksum: c63c1f7fc453965f36158791fb85964e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-24T16:49:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 4608167 bytes, checksum: c63c1f7fc453965f36158791fb85964e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 4608167 bytes, checksum: c63c1f7fc453965f36158791fb85964e (MD5) Previous issue date: 2012-05-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação, são apresentados métodos para detecção de sinais e estimação de energia para calorimetria de altas energias aplicados no calorímetro hadrônico (TileCal) do ATLAS. A energia depositada em cada célula do calorímetro é adquirida por dois canais eletrônicos de leitura e é estimada, separadamente, através da reconstrução da amplitude do pulso digitalizado amostrado a cada 25 ns. Este trabalho explora a aplicabilidade de uma aproximação do Filtro Casado no ambiente do TileCal para detectar sinais e estimar sua amplitude. Além disso, este trabalho explora o impacto na detecção de eventos válidos e estimação da amplitude quando somam-se os sinais referentes à mesma célula antes da aplicação do filtro. O método proposto é comparado com o Filtro Ótimo atualmente utilizado pelo TileCal para reconstrução de energia. Os resultados para dados simulados e de colisão mostram que, para condições em que a linha de base do sinal de entrada pode ser considerada estacionária, a técnica proposta apresenta uma melhor eficiência de detecção e estimação do que a alcançada pelo Filtro Ótimo empregada no TileCal. / The Tile Barrel Calorimeter (TileCal) is the central section of the hadronic calorimeter of ATLAS at LHC. The energy deposited in each cell of the calorimeter is read out by two electronic channels for redundancy and is estimated, per channel, by reconstructing the amplitude of the digitized signal pulse sampled every 25 ns. This work presents signal detection and energy estimation methods for high energy calorimetry, applied to the TileCal environment. It investigates the applicability of a Matched Filter and, furthermore, it explores the impact when summing the signals belonging to the same cell before the estimating and detecting procedures. The proposed method is compared to the Optimal Filter algorithm, that is currently been used at TileCal for energy reconstruction. The results for simulated and collision data sets showed that for conditions where the signal pedestal could be considered stationary, the proposed method achieves better detection and estimation efficiencies than the Optimal Filter technique employed in TileCal.

[pt] As características do canal rádio móvel são essenciais ao desenvolvimento de equipamentos e sistemas modernos de telecomunicações sem fio. Para os ambientes nos quais o sistemas operarão, o conhecimento dos principais parâmetros do canal em banda larga é obtido através do uso do conjunto formado por um equipamento transmissor e outro equipamento receptor com suas respectivas antenas. A este conjunto transmissor e receptor atribui-se o nome de sonda. Existem diversas tecnologias sobre as quais as sondas são projetadas e construídas. Em particular mencionam-se as técnicas STDCC (swept time-delay cross-correlation), o Filtro Casado e o OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing). Esta tese compara, por simulação, o desempenho de sondas que utilizam estas três técnicas. São propostas alterações nos métodos Filtro Casado e OFDM, de forma que estes proporcionem resultados mais precisos. Além disto, são estudadas imperfeições em dispositivos comuns a todas elas e comparadas sua influência sobre a qualidade das estimações, de forma isolada e combinada. Para o amplificador de potência é considerado o seu principal fator de degradação: suas não linearidades. Para o oscilador local existente no receptor é analisada a contribuição do ruído de fase. O ruído térmico, sempre presente à entrada do receptor em qualquer situação, é variado em uma extensa faixa de valores e o seu efeito sobre a precisão de cada método é analisado. Os resultados obtidos são apresentados na forma de tabelas e gráficos representando, diretamente, o resultado da comparação com o canal de referência ou por meio dos indicadores erro RMS e desvio padrão. / [en] The mobile radio channel characterization is essential to the development of modern wireless telecommunication equipment and systems. The main wideband channel parameters of the environments where these systems will operate are collected by the use of a set comprising a transmitter, a receiver and an aerial system. This set is named sounder. There are many techniques used to project and implement these sounders, such as STDCC (Swept Time-Delay Cross-Correlation), Matched Filter and OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). This thesis compares, by means of computer simulations, the performance of these three techniques. Some changes are proposed on the Matched Filter and OFDM methods to reach more precise results. Moreover, imperfections in common devices used by all sounders are studied, both independently and jointly, and the impact over the precision of channel estimations is analyzed. The main degradation factor of power amplifiers, which are the nonlinearities, was also considered, as well as the contribution of the phase noise in the receiver local oscillator. The effect of the thermal noise, always present on the receiver input, was also considered, over a large range of values. The results are presented by diagrams and tables showing results of comparisons with a reference channel or by mean of RMS errors and standard deviations.