Este trabalho apresenta uma metodologia para o desenvolvimento de transdutor de microondas para a mensuração de umidade em produtos agrícolas com a utilização de estruturas planares em microfita. O termo aquametria é definido na literatura como a área da instrumentação responsável por mensurar a quantidade de água presente em sólidos e líquidos via identificação de suas propriedades dielétricas. São apresentados alguns aspectos relativos à aquametria, seguidos do modelo matemático e numérico da interação das ondas eletromagnéticas no meio dielétrico com perdas. O modelo matemático é então especializado para dar conta de uma microfita com uma amostra úmida superposta. A partir desses resultados, são apresentadas três propostas de transdutores que buscam mensurar a permissividade dielétrica complexa efetiva do conjunto microfita mais amostra. Os transdutores propostos são então simulados com a aplicação do método de diferenças finitas no domínio tempo, objetivando não só verificar a qualidade dos mesmos, mas também validar o modelo matemático.

Este estudo visa desenvolver um sistema portátil de radiocomunicação de radiação restrita, indicado para biotelemetria digital de curta distância aplicada ao Teste da Caminhada de Seis Minutos (TC6M) em pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica ou hipertensão pulmonar. A saturação periférica da hemoglobina (SpO2) e a freqüência cardíaca (FC) são monitoradas em tempo real. É utilizada a banda destinada a aplicações médicas, industriais e científicas (ISM), com freqüência de portadora em 916MHz e potência de transmissão de 0,75mW. Este sistema foi projetado para operar através de um enlace half duplex e codificação Manchester NRZ incorporando um protocolo para correção de erros do tipo automatic repeat request error com utilização de um código CRC-16 para detecção de erros. A velocidade máxima de transmissão de dados é de 115.2 kbps. O sistema é constituído de três partes: unidade portátil (Master), unidade estacionária (Slave) e software de visualização em tempo real. A unidade portátil recebe do oxímetro os parâmetros de monitorização que são transmitidos via enlace de rádio-freqüência. A interface da unidade estacionária com o software é feita através da porta de comunicação serial padrão RS-232. Os testes de laboratório e de campo demonstraram que o sistema de biotelemetria é adequado a realizar o TC6M com precisão de SpO2 de ±3 dígitos (com ±1 desvio padrão) e FC de ±3% ambos com taxa de Frame Error Rate < 10-4 (0,01%), sem restrigir os movimentos do usuário durante o processo de monitorização.

Seja por motivos de saúde, estéticos ou de desempenho físico, cada vez mais há interesse em conhecer o próprio percentual de gordura corporal (%GC). Métodos cada vez menos invasivos e menos intrusivos vem sendo pesquisados para obter tal medida com o mínimo de desconforto para o paciente. Infelizmente, equipamentos de medição do %GC que apresentem operação simples, baixo custo e que possibilitem que o próprio paciente realize a medição não são encontrados no mercado nacional. O objetivo maior deste trabalho consiste, por isso, em propor um medidor com estas características. Para isso, verifica-se a possibilidade de utilizar um método com ultra-som de baixa freqüência para obter as espessuras de tecido adiposo subcutâneo e a partir disto, o %GC. Devido à elevada sensibilidade ao posicionamento do corpo de prova verificada, o que ocasiona total falta de repetibilidade das medidas, o uso de tal método é descartado. Como alternativa, propõe-se o uso do método de bioimpedância para o medidor. Os detalhes de projeto de tal equipamento são discutidos e um protótipo de suas partes críticas é implementado para mostrar sua viabilidade. A análise do protótipo construído demonstra que o equipamento devidamente acabado, quando operado em modo de bioimpedância total, apresentará precisão, exatidão, facilidade de operação e custo adequados ao uso proposto. Na operação em modo de bioimpedância segmental, todavia, a exatidão das medidas obtidas deixa a desejar, devido à provável inadequação das equações de predição usadas.

Ligas da classe HP40 e similares são empregados em ambientes petroquímicos on-de a agressividade do meio provém da atividade do carbono a altas temperaturas. Normal-mente a pirólise de metano, etileno ou nafta apresentam como subproduto formação de carbono na forma de coque. Com a elevação de temperatura local, ocasionada pela baixa condutividade térmica do coque, a camada de óxido de cromo interna torna-se instável, eliminando a barreira à difusão de carbono. O carbeto de cromo criado pela difusão de car-bono apresenta dilatação térmica diferente da matriz causando tensões internas que em caso extremo ocasiona o rompimento do tubo. Este rompimento pode comprometer a ativi-dade do forno e a segurança da unidade petroquímica.. Neste trabalho foram criados transdutores magnéticos capazes de medir espessura de camada cementada. A determinação da porcentagem de material cementado, através de instrumentos precisos é primordial ao planejamento da manutenção e estudo de custo-benefício à substituição destes materiais. Sua confecção visou empregar materiais de baixo custo, facilidade de manuseio e adequação ao ambiente petroquímico.

Este trabalho descreve o projeto e a implementação do protótipo de um instrumento para medida digital da potência ativa e reativa e dos valores RMS da corrente e tensão, visando a utilização em sistemas elétricos monofásicos com sinais distorcidos. O instrumento propõe-se a medir tais grandezas com precisão melhor que 0,05% do fundo de escala para sinais de entrada cujos espectros estejam compreendidos entre 1 e 20.000 Hz. Inicialmente, as definições das grandezas a serem medidas são estendidas para a situação em que os sinais não são senoidais (distorcidos). Em seqüência, são apresentadas a descrição e analise sucinta de algumas técnicas empregadas nas medidas destas grandezas, listando-se, ainda, as razões que levaram a adoção da abordagem digital com amostragem assíncrona dos sinais de tensão e corrente. Uma estrutura funcional baseada em técnicas de processamento digital de sinais é proposta, simulada e implementada, desenvolvendo-se, também, uma arquitetura eletrônica para a implementação do protótipo do instrumento. O resultado foi um instrumento de estrutura simples, robusto e de baixo custo. Finalmente, são apresentados os resultados obtidos a partir da implementação efetuada, demonstrando que a precisão de 0,05% nas medidas do valor RMS é assegurada para toda a faixa desejada. Para as medidas de potência até 2 kHz foi obtida uma precisão de 0,05%. Acima dessa freqüência, os resultados não são conclusivos devido as incertezas dos'padrões disponíveis no momento dos ensaios. Pode-se afirmar, entretanto, que a precisão nessa faixa é melhor que 0,2%. / The purpose of this work is to describe the design and implementation of an instrument for the measurement of active and reactive power and RMS values of current and voltage signals based on digital signal processing techniques. The instrument is designed to have an accuracy better than 0,05% FS for distorted (nonsinusoidal) signals of current and voltage in the spectrum of 1 to 20000 Hz. First of all, the definition of power and RMS values for distorted signals are stated. Some techniques of power and RMS value measurement are listed and analysed. A technique based on assyncronous sampling of the current and voltage signals is suggested. A functional structure and a hardware architecture for carrying out the adopted technique is proposed, simulated and implemented. The result of this implementation is a robust instrument of simple structure and low cost. The results of the implemenatation are presented. For the measurements of the RMS value the accuracy is 0,05% FS over the range of frequencies of interest. The accuracy for power measurements is 0,05% FS up to 2 kHz. The results for frequencies greater than 2 kHz is not conclusive, because the uncertainties of the standards avaliable during the calibration process mask those results. It is possible to state that the accuracy of these measurements is better than 0,2%.

Este trabalho analisa aspectos de projeto e construção de um torquímetro girante para aplicações que exijam boa precisão, confiabilidade e monitoramento contínuo. Um condicionador de sinais é acoplado ao eixo girante, sendo alimentado por um transformador rotativo. A transmissão do sinal de torque, modulado em freqüência, da parte girante para a estática, é feita capacitivamente, sem a utilização de contatos elétricos. Um protótipo foi construído e testado, detalhes do seu projeto elétrico e mecânico são apresentados. / This work examines the design and manufacturing aspects of a rotating torquemeter for applications that requires good accuracy and continuous monitoring. A signal conditioner is attached to the rotating shaft, being energized by a rotary transformer. The transmission of the frequency modulated torque signal, from the rotating shaft to the stationary housing, is established in a contacless, capacitive, way. A prototype was constructed and tested, details of the electrical and mechanical designs are shown.

Seja por motivos de saúde, estéticos ou de desempenho físico, cada vez mais há interesse em conhecer o próprio percentual de gordura corporal (%GC). Métodos cada vez menos invasivos e menos intrusivos vem sendo pesquisados para obter tal medida com o mínimo de desconforto para o paciente. Infelizmente, equipamentos de medição do %GC que apresentem operação simples, baixo custo e que possibilitem que o próprio paciente realize a medição não são encontrados no mercado nacional. O objetivo maior deste trabalho consiste, por isso, em propor um medidor com estas características. Para isso, verifica-se a possibilidade de utilizar um método com ultra-som de baixa freqüência para obter as espessuras de tecido adiposo subcutâneo e a partir disto, o %GC. Devido à elevada sensibilidade ao posicionamento do corpo de prova verificada, o que ocasiona total falta de repetibilidade das medidas, o uso de tal método é descartado. Como alternativa, propõe-se o uso do método de bioimpedância para o medidor. Os detalhes de projeto de tal equipamento são discutidos e um protótipo de suas partes críticas é implementado para mostrar sua viabilidade. A análise do protótipo construído demonstra que o equipamento devidamente acabado, quando operado em modo de bioimpedância total, apresentará precisão, exatidão, facilidade de operação e custo adequados ao uso proposto. Na operação em modo de bioimpedância segmental, todavia, a exatidão das medidas obtidas deixa a desejar, devido à provável inadequação das equações de predição usadas.

Ligas da classe HP40 e similares são empregados em ambientes petroquímicos on-de a agressividade do meio provém da atividade do carbono a altas temperaturas. Normal-mente a pirólise de metano, etileno ou nafta apresentam como subproduto formação de carbono na forma de coque. Com a elevação de temperatura local, ocasionada pela baixa condutividade térmica do coque, a camada de óxido de cromo interna torna-se instável, eliminando a barreira à difusão de carbono. O carbeto de cromo criado pela difusão de car-bono apresenta dilatação térmica diferente da matriz causando tensões internas que em caso extremo ocasiona o rompimento do tubo. Este rompimento pode comprometer a ativi-dade do forno e a segurança da unidade petroquímica.. Neste trabalho foram criados transdutores magnéticos capazes de medir espessura de camada cementada. A determinação da porcentagem de material cementado, através de instrumentos precisos é primordial ao planejamento da manutenção e estudo de custo-benefício à substituição destes materiais. Sua confecção visou empregar materiais de baixo custo, facilidade de manuseio e adequação ao ambiente petroquímico.

CANAFISTULA, F. J. F. Desenvolvimento, implementação e avaliação de uma estação agrohidrometeorológica automática e sensores ambientais. 2013. 137 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2015-01-30T20:16:58Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_fjfcanafistula.pdf: 6182739 bytes, checksum: 9a8bfd0e0dad397c6db35d8afe64a16f (MD5) / Approved for entry into archive by Margareth Mesquita(margaret@ufc.br) on 2015-02-09T14:04:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_fjfcanafistula.pdf: 6182739 bytes, checksum: 9a8bfd0e0dad397c6db35d8afe64a16f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-09T14:04:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_fjfcanafistula.pdf: 6182739 bytes, checksum: 9a8bfd0e0dad397c6db35d8afe64a16f (MD5) Previous issue date: 2013 / Access to water resources creates conflicts in all regions of the world. With the increase in consumption and water scarcity, the tendency is to increase water insecurity and conflict, therefore it is essential and necessary to develop tools, instruments and measurement methodologies that increase the efficiency and consistency of studies of the management of this resource. The technological development of a system for automatic collection and storage of meteorological and hydrological data is presented in this thesis. The text also describes the development, methodology, calibration, installation and evaluation of operation, in the experimental field, of sensors with special features. The focus of the development and evaluation of the sensors is to meet the uncertainties of changing space-time weather data from the semi-arid Northeast. Sought in the microcontroller technology development system of data acquisition, because its range of architectures and the low costs. Part of the sensors has developed technology on based industrial transducers and semiconductors. The range of the value of the dielectric constant of water, coupled with the operating model of the capacitors also produced transducers in this work. It was possible to make the measurement and storage of environmental data from these micro-watersheds in the semiarid and thus present the relationship between weather events (rainfall) and hydrological (flow of courses in a second order semi-arid region). Relative humidity, air temperature, soil temperature and soil moisture values were also monitored by the probes developed. Test instruments is necessary because it allows improving the accuracy and robustness of the data obtained by the system. The system has allowed to the construction of hydrographs of micro-basins. The communication channel of the system was efficient in data collection, however, it is necessary to establish alternative means of connectivity for better evaluation and system maintenance. Research on performance of capacitive automatic rain gauge in laboratory and field demonstrated the ability of the instrument to measure all parameters of rainfall. Events with in 0.7 mm range can be measured, including rainfall intensity / O acesso ao recurso hídrico gera conflitos em todas as regiões do mundo. Com o aumento do consumo e da escassez da água, a tendência é aumentar a insegurança hídrica e os conflitos. Por conseguinte, é fundamental e necessária a geração de ferramentas, instrumentos e metodologias de medição que aumentem a consistência dos estudos e a eficiência do gerenciamento desse recurso. O desenvolvimento tecnológico de um sistema de coleta automática e armazenamento de dados meteorológicos e hidrológicos é apresentado neste trabalho. O trabalho também descreve o desenvolvimento, metodologia de calibração, instalação e avaliação do funcionamento em campo experimental de sensores com características especiais. O foco do desenvolvimento e avaliação dos sensores é para atender às incertezas das variações espaço temporal de dados meteorológicos e hidrológicos do semiárido nordestino. Buscou-se na tecnologia de microcontroladores o desenvolvimento do sistema de aquisição de dados, em decorrência da gama de arquiteturas disponíveis a baixo custo. Parte dos sensores desenvolvidos vem da tecnologia de transdutores industriais com base em semicondutores. A dimensão do valor da constante dielétrica da água, aliada ao modelo de funcionamento dos capacitores produziu também transdutores presentes neste trabalho. Foi possível fazer a medição e o armazenamento de dados ambientais de microbacias presentes no semiárido e assim apresentar a relação entre eventos meteorológicos (medidas pluviométricas) e hidrológicos (vazão de cursos de 1ª ordem no (picos de descarga) semiárido. Umidade relativa do ar, temperatura do ar, temperatura do solo e umidade do solo também tiveram seus valores monitorados pelas sondas desenvolvidas. Testar os instrumentos é necessário, pois permite aperfeiçoar a precisão e a robustez do sistema. Os dados obtidos pelo sistema permitiram a construção de hidrogramas das microbacias. O canal de comunicação dos sistema foi eficiente na coleta de dados, entretanto, faz-se necessário estabelecer vias alternativas de conectividade, para obter uma melhor avaliação e manutenção do sistema. A investigação de desempenho do pluviômetro capacitivo automático no laboratório e em campo demonstrou a capacidade do instrumento em medir todos os parâmetros da precipitação pluvial. Eventos com 0,7 mm de lâmina podem ser mensurados, inclusive a intensidade da precipitação.

Baseado na necessidade de se ter uma linguagem comum entre os profissionais da área de engenharia, conceitos de Instrumentação são propostos, discutidos e generalizados. São definidos: Sistema Termodinâmico, Canal de Medição, Canal de Atuação, Sistema de Medição e/ou Controle. Estes conceitos foram desenvolvidos partindo-se da modernização de uma válvula de fluxo com atuador eletromecânico. No protótipo foram adaptados dois transdutores: um de posição (potenciômetro) e outro de torque (a base de "strain gauges"). O sistema passou a possuir dois Canais de Medição (posição e torque) e um de Atuação (motor elétrico). Um dispositivo eletromecânico (com micro chaves) foi usado para operação manual e segurança. Para o Sistema de Medição e Controle foi construído um hardware (com microcontrolador) e desenvolvido um software. A instrumentação implementada monitora o torque e o movimento do eixo da válvula, as micro-chaves, e gera comandos de acordo com os parâmetros recebidos de uma estação remota. Este trabalho mostra que a adaptação de sistemas industriais de monitoração e controle convencionais em sistemas modernos de instrumentação é tecnicamente vantajosa e de baixo custo. Com as definições e conceitos propostos pretende-se contribuir para a normalização da Instrumentação e a conseqüente compatibilidade de diferentes equipamentos, bem como fazer com que a Instrumentação seja entendida, utilizada e ensinada como uma área do conhecimento aplicada a qualquer ramo da ciência e da tecnologia que a utilize para medir e controlar grandezas físicas. / This study proposes, discusses and generalizes concepts of Thermodynamic System, Measurement Channel, Actuation Channel, Measurement and/or Contrai System and lnstrumentation, based on the need of having a common language among the professionals of the engineering area. These concepts were developed from the up-to-dating of a flow valve with an electromechanical actuator. Two transducers were adapted in the prototype, one of position (potentiometer) and one of torque (with strain gauges ), which caused the system to have two measurement channels (position and torque), and one of actuation (electric motor). An electromechanical device (with micro-switches) was used for security and manual operation. lt was necessary to develop a hardware (with micro-controller) and a software for the measurement and contrai system. The implemented instrumentation monitors the torque and valve position contrai and the micro-switches, as well as generates commands according to the received parameter from a remate station. This study shows that the adaptation of conventional monitor and contrai industrial systems to modern instrumentation systems is technically advantageous and has a low cost. The proposed definitions and concepts represent my contribution to the normalization of instrumentation and to the consequent compatibility among different kinds of equipment. Besides, we want instrumentation to be understood, used and taught as a knowledge area applied to any branch of science and technology where there is the need to measure and contrai physics greatness.