This diploma thesis deals with the creation of the Virtual Measuring Instruments web application. This tool mainly enables us to simulate the real measuring instruments widely used in the laboratories of FEEC BUT. It is intended to serve students for initial acquaintance with specific devices. The theoretical part is focused on the research into the web applications programming and suitable programming languages to implement the proposed application are selected. Furthermore, the specific virtualized devices are described. The result of the experimental part consists in creating a universal application interface to extend the proposed application with other devices. Finally, the specific tests of the developed platform are presented.

The purpose of this study is to find out what students in the first chemistry course at the undergraduate level (general chemistry for science majors) know about the affordances of instrumentation used in the general chemistry laboratory and how their knowledge develops over time. Overall, students see the PASCO™ system as a useful and accurate measuring tool for general chemistry labs. They see the probeware as easy to use, portable, and able to interact with computers. Students find that the PASCO™ probeware system is useful in their general chemistry labs, more advanced chemistry labs, and in other science classes, and can be used in a variety of labs done in general chemistry. Students learn the affordances of the probeware through the lab manual, the laboratory teaching assistant, by trial and error, and from each other. The use of probeware systems provides lab instructors the opportunity to focus on the concepts illustrated by experiments and the opportunity to spend time discussing the results. In order to teach effectively, the instructor must know the correct name of the components involved, how to assemble and disassemble it correctly, how to troubleshoot the software, and must be able to replace broken or missing components quickly. The use of podcasts or Web-based videos should increase student understanding of affordances of the probeware.

The master’s thesis is focused on serviceability evaluation of historical concrete floor slab realized in the third decade of the 20th century. The assessment of structural performance is based on the results of load testing in situ. The thesis defines contemporary load testing requirements followed by the specifications of measuring instruments and the possibilities of displacement measurements during load testing. In addition, it includes structural and historical investigation of the building, methodology and data evaluation of the load testing. Finally, the theoretical computer simulation of executed load testing is run by using software determined for nonlinear finite elements analysis.

CAPES / Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de uma arquitetura de baixo custo para construção de unidades de medição fasorial sincronizada (PMU). O dispositivo prevê conexão com a baixa tensão da rede elétrica, de forma que, instalada neste ponto do sistema permita o monitoramento da rede de transmissão e distribuição. Os desenvolvimentos deste projeto contemplam uma arquitetura completa, com módulo de instrumentação para uso na baixa tens˜ao da rede, módulo GPS para fornecer o sinal de sincronismo e etiqueta de tempo das medidas, unidade de processamento com sistema de aquisição, estimação de fasores e formatação dos dados de acordo com a norma e, por fim, módulo de comunicação para transmissão dos dados. Para o desenvolvimento e avaliação do desempenho da arquitetura, desenvolveu-se um conjunto de aplicativos em ambiente LabVIEW com funcionalidades específicas que permitem analisar o comportamento das medidas e identificar as fontes de erro da PMU, além de aplicar todos os testes previstos pela norma IEEE C37.118.1. O primeiro aplicativo, útil para o desenvolvimento da instrumentação, consiste em um gerador de funções integrado com osciloscópio, que permite a geração e aquisição de sinais de forma sincronizada, além da manipulação das amostras. O segundo e principal deles, é a plataforma de testes capaz de gerar todos os ensaios previstos pela norma, permitindo também armazenar os dados ou fazer a análise das medidas em tempo real. Por fim, um terceiro aplicativo foi desenvolvido para avaliar os resultados dos testes e gerar curvas de ajuste para calibração da PMU. Os resultados contemplam todos os testes previstos pela norma e um teste adicional que avalia o impacto de ruído. Além disso, através de dois protótipos conectados à instalação elétrica de consumidores de um mesmo circuito de distribuição, obteve-se registros de monitoramento que permitiram a identificação das cargas no consumidor, análise de qualidade de energia, além da detecção de eventos a nível de distribuição e transmissão. / This work presents a low cost architecture for development of synchronized phasor measurement units (PMU). The device is intended to be connected in the low voltage grid, which allows the monitoring of transmission and distribution networks. Developments of this project include a complete PMU, with instrumentation module for use in low voltage network, GPS module to provide the sync signal and time stamp for the measures, processing unit with the acquisition system, phasor estimation and formatting data according to the standard and finally, communication module for data transmission. For the development and evaluation of the performance of this PMU, it was developed a set of applications in LabVIEW environment with specific features that let analyze the behavior of the measures and identify the sources of error of the PMU, as well as to apply all the tests proposed by the standard. The first application, useful for the development of instrumentation, consists of a function generator integrated with an oscilloscope, which allows the generation and acquisition of signals synchronously, in addition to the handling of samples. The second and main, is the test platform, with capabality of generating all tests provided by the synchronized phasor measurement standard IEEE C37.118.1, allowing store data or make the analysis of the measurements in real time. Finally, a third application was developed to evaluate the results of the tests and generate calibration curves to adjust the PMU. The results include all the tests proposed by synchrophasors standard and an additional test that evaluates the impact of noise. Moreover, through two prototypes connected to the electrical installation of consumers in same distribution circuit, it was obtained monitoring records that allowed the identification of loads in consumer and power quality analysis, beyond the event detection at the distribution and transmission levels.

Duas das principais formas de degradação de materiais metálicos estão relacionadas a danos mecânicos e eletroquímicos, devidos ao atrito, e à corrosão, respectivamente. Especialmente em materiais passivos, como os aços inoxidáveis, observa-se uma sinergia entre esses mecanismos de dano. Nesta dissertação foram realizados ensaios de tribocorrosão do aço superduplex UNS S32750 em solução aquosa de 3,5% em massa de NaCl. Para realizar estes ensaios foi necessário, inicialmente, instrumentar e adaptar um tribômetro do tipo pino-no-disco construído no Instituto Politécnico da UERJ. Para identificar os parâmetros de tribocorrosão mais relevantes para este sistema, foi elaborado um planejamento fatorial 23 e, a partir destes resultados, outros ensaios mais específicos foram elaborados. Técnicas eletroquímicas in situ de espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização potenciodinâmica e amperometria de resistência nula foram usadas em amostras submetidas à solicitação tribológica. Os resultados mostraram que a carga aplicada no atrito é o fator de maior influência nas variáveis eletroquímicas medidas. Foi verificado que há efetivamente uma correlação entre os aspectos mecânicos e eletroquímicos com base no coeficiente de atrito e nos resultados dos ensaios eletroquímicos, principalmente nos obtidos de varredura potenciodinâmica e amperometria de resistência nula. Os dados eletroquímicos para a carga aplicada mostra claramente dois grupos com diferentes comportamentos, abaixo e acima da carga aplicada de 7 N. / Two of the main forms of degradation of metallic materials are related to mechanical and electrochemical damages due to friction and corrosion processes respectively. Especially in passive materials, such as stainless steels, there is a synergy between these mechanisms of damage. In this dissertation, we carried out tribocorrosion tests of superduplex steel UNS S32750 in 3.5 wt% NaCl aqueous solution. Initially, to perform these tests was necessary to instrumentate and adapt a pin-on-disk tribometer, wich had built at the Instituto Politécnico of UERJ. In order to identify most relevant tribocorrosion parameters of this system, was designed a 23 factorial design and, from these results, other more specific tests were developed. In situ electrochemical techniques of electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization and zero resistance amperometry were used on samples under tribological solicitation. The results showed that the applied load is the most influent factor on electrochemical measurements. It was found a close correlation between the electrochemical and mechanical aspects, based on the analysis of friction coefficient and the results of electrochemical tests, mainly those obtained from potentiodynamic sweeping and zero resistance amperometry. The electrochemical data for mechanical loads clearly shows two groups of different behaviors, below and beyond the applied charge of 7 N.

Os glicosímetros permitem que a medição da glicemia seja realizada pelo próprio usuário sem alterar a sua rotina de vida. Dois princípios são utilizados para mensurar o nível de glicemia no sangue: o fotométrico e o amperométrico. No princípio fotométrico, após reações bioquímicas com a amostra de sangue venoso capilar, a glicemia é avaliada pela mudança de comprimento de onda de um feixe de luz padrão. No princípio amperométrico, após reações bioquímicas com a amostra de sangue venoso capilar, é avaliada a intensidade de corrente elétrica que circula pela amostra, sendo proporcional a glicemia. Os glicosímetros disponíveis no mercado utilizam um dos dois princípios. O equipamento utilizado pelos laboratórios de análises bioquímicas utiliza o princípio fotométrico com amostras de sangue venoso coletadas do antebraço do paciente. Este trabalho foi aprovado pelo comitê de ética e avalia de forma pareada um conjunto de medidas de glicemia realizadas com vários glicosímetros disponíveis no mercado e um equipamento laboratorial. Os resultados apresentaram forte correlação entre as medições dos glicosímetros e o equipamento laboratorial, mas com erros sistemáticos e aleatórios elevados. Com os resultados obtidos confirma-se que o glicosímetro pode ser utilizado para monitoramento individual de glicemia, mas não pode ser utilizado para fins de diagnóstico / The glucometer allows the measurement of glycemia to be performed by the user without hindering his daily routine. Two principles are used to measure the level of blood glycemia: photometric and amperometric. On the photometric principle, after biochemical reactions with the sample obtained from capillary venous blood, the glycemia is measured by changing the wavelength of a light beam pattern. On the amperometric principle, after the biochemical reactions with the capillary venous blood sample, intensity of eletric current flowing through the sample can be measured and evaluated, where the intensity of the electric current is proportional to the blood glycemia level. The glucometers available on the market use one of the mentioned principles. Equipment used by biochemical analysis laboratories do make use of the photometric principle with venous blood samples collected from the patient's forearm. This work, approved by the ethics committee, evaluates a set of glycemia measures made by multiple glucometers and laboratory measuring equipment used by clinical laboratories. Presented results demonstrated a strong correlation between glycemia measures obtained from glucometer and equipment used on biochemical analysis laboratories, but with a high rate of systematic and random errors. With the results, the usage of glucometers can be assured for personal and individual measurement of glycemia, whereas this kind of device cannot be used for diagnosis.

Duas das principais formas de degradação de materiais metálicos estão relacionadas a danos mecânicos e eletroquímicos, devidos ao atrito, e à corrosão, respectivamente. Especialmente em materiais passivos, como os aços inoxidáveis, observa-se uma sinergia entre esses mecanismos de dano. Nesta dissertação foram realizados ensaios de tribocorrosão do aço superduplex UNS S32750 em solução aquosa de 3,5% em massa de NaCl. Para realizar estes ensaios foi necessário, inicialmente, instrumentar e adaptar um tribômetro do tipo pino-no-disco construído no Instituto Politécnico da UERJ. Para identificar os parâmetros de tribocorrosão mais relevantes para este sistema, foi elaborado um planejamento fatorial 23 e, a partir destes resultados, outros ensaios mais específicos foram elaborados. Técnicas eletroquímicas in situ de espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização potenciodinâmica e amperometria de resistência nula foram usadas em amostras submetidas à solicitação tribológica. Os resultados mostraram que a carga aplicada no atrito é o fator de maior influência nas variáveis eletroquímicas medidas. Foi verificado que há efetivamente uma correlação entre os aspectos mecânicos e eletroquímicos com base no coeficiente de atrito e nos resultados dos ensaios eletroquímicos, principalmente nos obtidos de varredura potenciodinâmica e amperometria de resistência nula. Os dados eletroquímicos para a carga aplicada mostra claramente dois grupos com diferentes comportamentos, abaixo e acima da carga aplicada de 7 N. / Two of the main forms of degradation of metallic materials are related to mechanical and electrochemical damages due to friction and corrosion processes respectively. Especially in passive materials, such as stainless steels, there is a synergy between these mechanisms of damage. In this dissertation, we carried out tribocorrosion tests of superduplex steel UNS S32750 in 3.5 wt% NaCl aqueous solution. Initially, to perform these tests was necessary to instrumentate and adapt a pin-on-disk tribometer, wich had built at the Instituto Politécnico of UERJ. In order to identify most relevant tribocorrosion parameters of this system, was designed a 23 factorial design and, from these results, other more specific tests were developed. In situ electrochemical techniques of electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization and zero resistance amperometry were used on samples under tribological solicitation. The results showed that the applied load is the most influent factor on electrochemical measurements. It was found a close correlation between the electrochemical and mechanical aspects, based on the analysis of friction coefficient and the results of electrochemical tests, mainly those obtained from potentiodynamic sweeping and zero resistance amperometry. The electrochemical data for mechanical loads clearly shows two groups of different behaviors, below and beyond the applied charge of 7 N.

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The aim of this thesis, which deals with the modernization of the Zeiss/Tesa device, which is designed to calibrate the gauge blocks, is to provide a detailed analysis of the current state of the art of this instrument and to search for gauge blocks calibration requirements. The introductory part of the thesis is devoted to the definition of basic metrological concepts and terms. One of the separate chapters contains a elaborate description of the Zeiss/Tesa device and the possibilities of its modernization. A qualified estimation of the measurement uncertainty is determined in the practical part of the thesis and a simulation of the measurement uncertainty is performed using the Monte Carlo method. The final chapter contains the technical documentation of the proposed modernization.

Here, we present a novel torsion balance with a torsional spring that can reach a resolution in the nano-Newton range while allowing for a total experimental weight of 2 kg. The balance uses an off-the-shelf electromagnetic actuator, which was calibrated. The oscillation of the balance is damped using an adaptable eddy-current brake to fine-tune the damping factor. Experiments and electronics are controlled and powered through four coaxial liquid contacts. The balance is shown to be highly linear between 0.01 and 300 μN. After an automated post-processing, the noise of a measurement was 1.0 nN, and an applied force of 10 nN had a calculated error of 11.9%.