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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:45:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193375.pdf: 15691694 bytes, checksum: c4aad0b9786b85512ebd2e8f3e6755a1 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma proposta de predição eletromagnética de ambientes indoor baseada no Método da Modelagem por Linhas de Transmissão (TLM). Na primeira etapa da pesquisa é feito o cálculo da distribuição espacial do campo elétrico em um modelo bidimensional de um ambiente típico urbano, o qual é iluminado por ondas eletromagnéticas provenientes de diferentes transmissores de comunicação em radiofreqüência (RF), atuando simultaneamente. Obtidos os valores dos níveis de campo elétrico na região, é verificado o ambiente em relação às diretrizes e normas de exposição humana a campos de RF. Na segunda etapa dos trabalhos, é apresentada uma propósta de cálculo de perdas em ambientes indoor com a utilização do método numérico TLM. Para isso, uma sala comercial é modelada. Os diferentes meios materiais constituintes do ambiente são levados em conta. Um sinal é transmitido em um ponto determinado e seu nível é obtido a partir do TLM em outros pontos da sala, medindo assim a perda do sinal através do método numérico. Os valores são comparados com um método estatístico para a validação dos resultados. Em ambos os estudos, o TLM mostrou-se uma ferramenta poderosa, apresentando resultados válidos, mediante a modelagem numérica de ambientes.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:12:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 256034.pdf: 2142045 bytes, checksum: aaab020366c265b98d2db3140af8b441 (MD5) / A utilização adequada de campos eletromagnéticos proporciona efeitos benéficos em tratamentos de enfermidades, como no caso do tratamento de neoplasias utilizando a terapia de hipertermia. Esta terapia é utilizada para promover o aumento da temperatura de tecidos biológicos, sendo elevada a níveis que promovem a extinção de células não-saudáveis sem afetar as saudáveis. A hipertermia com campos eletromagnéticos necessita de constantes estudos para aprimorar as variáveis envolvidas. A utilização de um método numérico permite simular casos de meios diversos, com grandezas eletromagnéticas diversas. Neste estudo é considerado o método TLM, o qual resolve indiretamente as equações de Maxwell no domínio do tempo, predizendo o comportamento do campo eletromagnético. Estudos computacionais com o método TLM são limitados em virtude da freqüência dos campos eletromagnéticos adotados. A realização de simulações com o TLM em baixas freqüências requer significativa capacidade de memória e processamento computacional, atualmente inviabilizando as simulações nestes casos. Como uma maneira de contornar tal circunstância, permitindo predizer análises de propagação de campos eletromagnéticos em baixas freqüências, analisa-se de maneira crítica o uso de um arranjo matemático, conhecido como método de escalonamento de freqüência, o qual através do resultado de uma simulação de propagação de campos em uma freqüência alta possibilita predizer o comportamento destes campos em uma freqüência baixa. São também apresentadas análises de simulações com o TLM, possibilitando verificar o comportamento do campo elétrico em meios biológicos em função da freqüência, além de uma modelagem matemática que de maneira generalista descreve tal comportamento, contribuindo com a área do conhecimento.

Orientador : Prof. Dr. Aloísio Leoni Schmid / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 07/05/2015 / Inclui referências : f. 210-217 / Area de concentração : Ambiente construído / Resumo: Este trabalho visa determinar experimentalmente os coeficientes de atenuação de ondas eletromagnéticas de alta frequência na faixa de micro-ondas em sete sistemas construtivos de vedação utilizados no Brasil. A comunidade científica vem discutindo sobre eventuais perigos da exposição destas radiações na saúde da população sem chegar a um consenso. Atualmente, as edificações próximas às Estações Rádio Base estão sujeitas à exposição contínua dessas ondas eletromagnéticas. Assim, esta pesquisa exploratória, por meio de ensaios experimentais em campo aberto, procura determinar os coeficientes de atenuação para micro-ondas em amostras de sete sistemas construtivos de vedação utilizados no Brasil. São estes: a) Alvenaria de blocos cerâmicos não estruturais; b) Alvenaria de blocos cerâmicos estruturais; c) Alvenaria de blocos de concreto; d) Alvenaria de blocos de solo-cimento; e) Light Steel Framing; f) Light Wood Framing e g) Drywall. Essas amostras são submetidas à exposição de ondas eletromagnéticas que correspondem às faixas utilizadas pela telefonia celular no Brasil. Antenas acopladas a um gerador de sinal emitem sinais em direção à amostra nas seguintes frequências: 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 2400 MHz e 2500 MHz. Situadas no lado oposto à amostra, antenas acopladas a um analisador de espectro recebem o sinal e assim, identifica-se sua atenuação. Foram realizadas cinco séries de medições analisando a atenuação eletromagnética de todas as amostras, em todas as frequências utilizadas. Para analisar estes dados, foi utilizado o método estatístico two-way ANOVA (do inglês, Analysis Of Variance), pois considera-se dois fatores nesta análise. Verificou-se interação significativa entre os fatores frequência e sistema construtivo de vedação, o que levou a uma análise da comparação múltipla das médias obtidas. Assim, foi possível classificar os sistemas construtivos quanto ao seu coeficiente de atenuação eletromagnética para a faixa de frequência analisada. Esta pesquisou mostrou que o Light Wood Framing e a Alvenaria de blocos cerâmicos não estruturais apresentam os maiores coeficientes, seguidos muito próximo da Alvenaria de blocos de concreto. Na sequência, a Alvenaria de blocos de solo-cimento obteve um desempenho um pouco acima da média geral. Abaixo da média se encontram o Light Steel Framing, a Alvenaria de blocos cerâmicos estruturais e com o menor coeficiente de atenuação, o Drywall. Palavras-chave: sistemas construtivos, arquitetura, ondas eletromagnéticas / Abstract: This work aims to experimentally determine the attenuation coefficients of electromagnetic waves of high frequency (microwave range) in seven building systems used in Brazil. The scientific community has been discussing possible threats of radiations exposure on human health. Nowadays, buildings close to cell phone towers are continuously exposed to those electromagnetic waves. Thus, this explanatory research, through experimental tests in open space, aims to determine the attenuation coefficients for microwaves in seven samples of seven building systems. The building systems are: a) Masonry of non-structural ceramic bricks; b) Masonry of structural ceramic bricks; c) Masonry of concrete bricks; d) Masonry of soil-cement bricks; e) Light Steel Framing; f) Light Wood Framing and g) Drywall. These samples were exposed to electromagnetic waves that correspond to the mobile telephony frequency bands of Brazil. Connected antennas to a signal generator send signals towards the sample in frequencies of: 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz, 2400 MHz and 2500 MHz. On the opposite side, antennas connected to a spectrum analyzer receive the signal and its loss. In all, a sequence of five measurements were made by analyzing the electromagnetic attenuation of all samples in all frequencies sent by the generator device. To analyze these data, the two-way ANOVA statistical method was used. This method considered two factors in this analysis: frequency and building system, and as result presented a significant interaction between the frequency factors and building system, which led to an analysis of the multiple comparison of means. Thus, it was possible to classify the building systems regarding their electromagnetic attenuation coefficient for the analyzed frequency band. This research has demonstrated that the samples of Light Wood Framing and non-structural ceramic bricks masonry are above overall average, followed closely by the concrete bricks masonry sample. Slightly above the overall average is the Masonry of soil-cement bricks sample. Finally, Light Steel Framing, Masonry of structural ceramic bricks and Drywall are respectively below overall average. Keyword: building systems, architecture, electromagnetic waves.

Neste trabalho estudamos as propriedades dielétricas de plasmas inomogêneos, com ênfase na análise dos efeitos de inomogeneidades sobre a absorção de ondas eletromagnéticas em plasmas portadores de corrente. Inicialmente, apresentamos uma revisão sobre alguns aspectos básicos relacionados com a propagação e absorção de ondas eletromagnéticas em um plasma; nesta revisão discutimos alguns aspectos da literatura disponível sobre o tratamento da relação de dispersão em plasmas inomogêneos e sobre a obtenção do tensor dielétrico em meios inomogêneos. A seguir, utilizamos expressões gerais para as componentes do tensor dielétrico, obtidas da literatura, e as particularizamos para o caso de ondas de alta freqüência propagando-se em um plasma caracterizado por uma corrente na distribuição eletrônica, ao longo da direção do campo magnético. Realizamos então uma análise numérica com o objetivo de estudar a influência dos parâmetros do plasma e seus gradientes sobre o coeficiente de absorção de ondas eletromagnéticas de alta freqüência, propagando-se perpendicularmente ao campo magnético externo. Estudamos também os efeitos da inomogeneidade sobre a absorção de radiação de ciclotron em um plasma de tokamak, descrito de forma aproximada por uma lâmina de plasma com perfis espaciais para os parâmetros do plasma. Este cálculo não incluiu os efeitos da inomogeneidade no campo magnético, e mostrou que as inomogeneidades nos demais parâmetros não têm efeito significativo na absorção em tokamaks, ao menos para as situações de inomogeneidades suaves consideradas em nosso modelo. / In the present work we have studied the dielectric properties of inhomogeneous plasmas, emphasizing the analysis of inhomogeneity effects on the absorption of electromagnetic waves by current-carrying plasmas. Initially, we presented a review about some basic features related to propagation and absorption of electromagnetic waves in plasmas; in the review we discussed some topics from the available literature, about the treatment of the dispersion relation for inhomogeneous plasmas and about the procedures for derivation of the dielectric tensor for inhomogeneous plasmas. We have then utilized general expressions for the dielectric tensor components, obtained from the literature, in order to study the particular case of high-frequency waves propagating in a plasma featuring an electronic current along the direction of the magnetic field. A numerical analysis was then conducted, in order to study the influence of plasma parameters and their gradients on the absorption coefficient for high-frequency electromagnetic waves propagating perpendicularly to the ambient magnetic field. We have also studied the inhomogeneity effects on the absorption of electron cyciotron radiation by a tokamak plasma, with the tokamak described approximately by a plasma slab with spatial profiles for the plasma parameters. The study has not explicitly included the effects of magnetic field inhomogeneity, and it has shown that the gradients of other plasma parameters have no significant effect on the absorption by tokamak plasmas, at least in the case of smooth inhomogeneities considered in the model utilized.

Neste trabalho estudamos as propriedades dielétricas de plasmas inomogêneos, com ênfase na análise dos efeitos de inomogeneidades sobre a absorção de ondas eletromagnéticas em plasmas portadores de corrente. Inicialmente, apresentamos uma revisão sobre alguns aspectos básicos relacionados com a propagação e absorção de ondas eletromagnéticas em um plasma; nesta revisão discutimos alguns aspectos da literatura disponível sobre o tratamento da relação de dispersão em plasmas inomogêneos e sobre a obtenção do tensor dielétrico em meios inomogêneos. A seguir, utilizamos expressões gerais para as componentes do tensor dielétrico, obtidas da literatura, e as particularizamos para o caso de ondas de alta freqüência propagando-se em um plasma caracterizado por uma corrente na distribuição eletrônica, ao longo da direção do campo magnético. Realizamos então uma análise numérica com o objetivo de estudar a influência dos parâmetros do plasma e seus gradientes sobre o coeficiente de absorção de ondas eletromagnéticas de alta freqüência, propagando-se perpendicularmente ao campo magnético externo. Estudamos também os efeitos da inomogeneidade sobre a absorção de radiação de ciclotron em um plasma de tokamak, descrito de forma aproximada por uma lâmina de plasma com perfis espaciais para os parâmetros do plasma. Este cálculo não incluiu os efeitos da inomogeneidade no campo magnético, e mostrou que as inomogeneidades nos demais parâmetros não têm efeito significativo na absorção em tokamaks, ao menos para as situações de inomogeneidades suaves consideradas em nosso modelo. / In the present work we have studied the dielectric properties of inhomogeneous plasmas, emphasizing the analysis of inhomogeneity effects on the absorption of electromagnetic waves by current-carrying plasmas. Initially, we presented a review about some basic features related to propagation and absorption of electromagnetic waves in plasmas; in the review we discussed some topics from the available literature, about the treatment of the dispersion relation for inhomogeneous plasmas and about the procedures for derivation of the dielectric tensor for inhomogeneous plasmas. We have then utilized general expressions for the dielectric tensor components, obtained from the literature, in order to study the particular case of high-frequency waves propagating in a plasma featuring an electronic current along the direction of the magnetic field. A numerical analysis was then conducted, in order to study the influence of plasma parameters and their gradients on the absorption coefficient for high-frequency electromagnetic waves propagating perpendicularly to the ambient magnetic field. We have also studied the inhomogeneity effects on the absorption of electron cyciotron radiation by a tokamak plasma, with the tokamak described approximately by a plasma slab with spatial profiles for the plasma parameters. The study has not explicitly included the effects of magnetic field inhomogeneity, and it has shown that the gradients of other plasma parameters have no significant effect on the absorption by tokamak plasmas, at least in the case of smooth inhomogeneities considered in the model utilized.

Neste trabalho estudamos as propriedades dielétricas de plasmas inomogêneos, com ênfase na análise dos efeitos de inomogeneidades sobre a absorção de ondas eletromagnéticas em plasmas portadores de corrente. Inicialmente, apresentamos uma revisão sobre alguns aspectos básicos relacionados com a propagação e absorção de ondas eletromagnéticas em um plasma; nesta revisão discutimos alguns aspectos da literatura disponível sobre o tratamento da relação de dispersão em plasmas inomogêneos e sobre a obtenção do tensor dielétrico em meios inomogêneos. A seguir, utilizamos expressões gerais para as componentes do tensor dielétrico, obtidas da literatura, e as particularizamos para o caso de ondas de alta freqüência propagando-se em um plasma caracterizado por uma corrente na distribuição eletrônica, ao longo da direção do campo magnético. Realizamos então uma análise numérica com o objetivo de estudar a influência dos parâmetros do plasma e seus gradientes sobre o coeficiente de absorção de ondas eletromagnéticas de alta freqüência, propagando-se perpendicularmente ao campo magnético externo. Estudamos também os efeitos da inomogeneidade sobre a absorção de radiação de ciclotron em um plasma de tokamak, descrito de forma aproximada por uma lâmina de plasma com perfis espaciais para os parâmetros do plasma. Este cálculo não incluiu os efeitos da inomogeneidade no campo magnético, e mostrou que as inomogeneidades nos demais parâmetros não têm efeito significativo na absorção em tokamaks, ao menos para as situações de inomogeneidades suaves consideradas em nosso modelo. / In the present work we have studied the dielectric properties of inhomogeneous plasmas, emphasizing the analysis of inhomogeneity effects on the absorption of electromagnetic waves by current-carrying plasmas. Initially, we presented a review about some basic features related to propagation and absorption of electromagnetic waves in plasmas; in the review we discussed some topics from the available literature, about the treatment of the dispersion relation for inhomogeneous plasmas and about the procedures for derivation of the dielectric tensor for inhomogeneous plasmas. We have then utilized general expressions for the dielectric tensor components, obtained from the literature, in order to study the particular case of high-frequency waves propagating in a plasma featuring an electronic current along the direction of the magnetic field. A numerical analysis was then conducted, in order to study the influence of plasma parameters and their gradients on the absorption coefficient for high-frequency electromagnetic waves propagating perpendicularly to the ambient magnetic field. We have also studied the inhomogeneity effects on the absorption of electron cyciotron radiation by a tokamak plasma, with the tokamak described approximately by a plasma slab with spatial profiles for the plasma parameters. The study has not explicitly included the effects of magnetic field inhomogeneity, and it has shown that the gradients of other plasma parameters have no significant effect on the absorption by tokamak plasmas, at least in the case of smooth inhomogeneities considered in the model utilized.

A presente dissertação apresenta uma alternativa ao uso de espectrofotômetros aplicados a determinação do comprimento de onda de absorção máxima e concentração de substâncias que absorvem radiação eletromagnética na região do visível (400-800 nm), empregando-se imagens digitais para tal fim. Câmeras digitais foram usadas para obter todas as imagens digitais, sendo utilizada em um primeiro momento uma câmera e como segunda abordagem, visando diminuir os custos e aumentar a portabilidade, uma web cam. As variáveis fotográficas foram obtidas utilizando-se um software desenvolvido utilizando a linguagem JAVA®. Ferramentas matemáticas foram desenvolvidas utilizando-se o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ), considerando as variáveis fotográficas: R (Vermelho), G (Verde), B (Azul), H (Matiz), S (Saturação) e Br (Brilho). Utilizando-se ANOVA verificou-se que todos os modelos foram viáveis em um nível de confiança de 95%. Para verificar a exatidão, em um primeiro momento o método foi aplicado em três amostras comerciais: Isotônico (Amarelo Tartrazina), Antiácido (Amarelo Crepúsculo) e Suplemeto de Ferro (Ferro total). Também foram coletadas amostras de água de mina, represas e corregos da região focando a determinação dos seguintes analitos: Alumínio, Ferro, Fósforo e Nitrito. Os limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ) obtidos foram semelhantes aos resultados obtidos pelos métodos de referência. Foram efetuados testes de adição e recuperação, sendo as taxas de recuperação obtidas entre 93,50 e 108,30%. A precisão foi avaliada com o coeficiente de variação (n=3), sendo menor que 1,53%. As determinações com o método proposto e o método espectrofotométrico foram concordantes (teste-t pareado com 95% de confiabilidade). Em conclusão, este é um método simples e versátil, e mostra que imagens digitais podem ser aplicadas em determinações de concentração e ou comprimento de onda de máximo de absorção de analitos coloridos em solução aquosa. / This dissertation presents an alternative to the use of spectrophotometers applied to determine the wavelength of maximum absorbance and concentration of substances that absorb electromagnetic radiation in the visible region (400-800 nm), using for this purpose digital images. Digital cameras were used to obtain all the digital images being used at first a camera and, as second approach in order to reduce costs and increase portability, a web cam. The photographic variables were obtained using software developed using JAVA®. Mathematical tools were developed using the least squares method (LSM), considering the photographic variables: R (Red), G (Green), B (blue), H (Hue), S (Saturation) and Br (Brightness). Thru the use of ANOVA all models were feasible on a confidence level of 95%. To verify accuracy, at first, the method was applied to three commercial samples: Isotonic (Yellow Tartrazine), Antacid (Sunset Yellow) and Suplemeto Iron (Iron total). Also, samples of mine water, dams and streams of the region focusing on the determination of the following analytes: Aluminum, Iron, Phosphorus and Nitrite. The limits of detection (LOD) and quantitation (LOQ) were similar to results obtained by standard methods. Tests of addition and recovery, were performed and the recovery rates obtained between 93.50 and 108.30%. Precision was evaluated as the relative standard deviation (n = 3), being less than 1.53%. Determinations with the proposed method and the spectrophotometric method were concordant (paired t-test with 95% confidence). In conclusion, this is a simple and versatile method and shows that the use of digital images may be applied to determinate the concentration and or the wavelength of maximum absorption of analytes in colored aqueous solution. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG