Orientador: Frank Nelson Crespilho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2011

O ruído acústico produzido pelos transformadores elétricos de potência, instalados em áreas urbanas, gera problemas ambientais e desconforto na população vizinha. Neste trabalho propõe-se desenvolver uma metodologia de projeto para reduzir o ruído dos transformadores com o objetivo de atingir níveis de ruído que a legislação ambiental exige. Um transformador elétrico de potência contém um núcleo, no qual encontram-se as bobinas, dentro de um tanque, ao ativar-se o núcleo e a bobina produz ruído e vibração em todos os componentes do transformador. Para diminuir a vibração e o ruído propõe-se o uso de Absorvedores Dinâmicos (AD) fixados nas paredes do tanque, e amortecedores automotivos ligados à base do tanque. Com os amortecedores procura-se atenuar os deslocamentos da base do tanque impostos pelo núcleo. Este procedimento, isoladamente, diminui a vibração da base do tanque e das paredes do tanque. Adicionalmente, utilizando absorvedores dinâmicos de vibração, projetados e alocados de acordo com resultados de simulações numéricas, é possível reduzir a amplitude de vibração das paredes do tanque. A redução de amplitude de vibração das paredes do tanque leva necessariamente a uma redução do ruído acústico, pois o ruído acústico decorre do acoplamento da vibração das paredes com o ar vizinho. Dados de deslocamento das paredes em condições operacionais, Operational Defection Shape (ODS), foram utilizados para determinar regiões de maior vibração e regiões para alocação dos absorvedores dinâmicos. Os modelos de elementos finitos do tanque, dos absorvedores dinâmicos e o carregamento operacional permitem estimar a redução de ruído e o número e a posição dos absorvedores dinâmicos. / The acoustic noise produced by electric power transformers, installed in urban areas, generates environmental problems and discomfort for the citizens of the neighborhood. The present work proposes a design methodology of devices to reduce the acoustic noise to levels legally accepted. An electric power transformer has a core, where the coils are assembled, inside a tank to active the core and coils make sound and vibration in all transformer component. To reduce vibration and noise it is evaluate the use of Dynamic Absorbers (DA), attached to the walls of the tank, and automotive dampers, attached to the base of the tank. The shock absorbers are intended to attenuate the displacements of the base of the tank imposed by the core of the transformer. This procedure, alone, reduces the vibration amplitude of the base and of the walls of the tank. Additionally, using vibration dynamic absorbers, designed and allocated according to numerical simulations, it is possible to reduce the amplitude of vibration on the walls of the tank. The reduction of the vibration amplitude necessarily leads to a reduction of the acoustic noise, since the acoustic noise is generated through the coupling of the structural vibration and the air in the near field. Operational displacement data, from an Operational Defection Shape (ODS) analysis, were used to determine regions of vibration higher and regions to location of dynamic absorber. Finite elements models of the tank and of the dynamic absorbers and the operational loading allow the estimation of noise reduction and of the number and position of the dynamic absorbers.

A aplicação da Mecânica Quântica para o processamento de informação chamou a atenção para o problema da perda de características quânticas e, consequentemente, estimulou os estudos de tal fenômeno. Desde então, uma das maiores dificuldades neste campo é responder a pergunta: Como entender a interação entre sistema e ambiente? Em sistemas quânticos abertos tal interação é responsável pelo fenômeno da decoerência, que transforma um estado quântico inicialmente puro em uma mistura estatística de estados possíveis. Banhos térmicos são comumente utilizados para modelar a influência inevitável do ambiente e descrever matematicamente seus efeitos. Muitos estudos têm sido realizados no sentido de construir mecanismos que evitam a perda de informação para o ambiente, recuperando-se a potencialidade oferecida pelo mundo quântico. Assim, seria possível a utilização de um ruído estocástico para anular os efeitos do ruído térmico? Em outras palavras, queremos construir um ambiente artificial onde a ação do banho térmico é minimizada devido à presença de um campo estocástico. O objetivo deste trabalho é investigar a influência da injeção de um ruído estocástico colorido na dinâmica de um oscilador harmônico em contato com um banho térmico, quando o sistema de interesse é preparado em um estado coerente. Nós faremos isso através de uma equação mestra quântica, abordando-a com o auxílio da representação P de Glauber-Sudarshan. Será sugerido que a recoerência causada pelo ruído estocástico colorido é uma assinatura da não-Markovianidade. / The application of Quantum Mechanics to information processing called attention to the problem of losing quantum characteristics and, consequently, stimulated the studies of such phenomenon. Since then, one of the biggest difficulties in this field is to answer the question: How can the interaction between system and environment be understood? In open quantum systems such interaction is responsible for the decoherence phenomenon, which turns a quantum pure initial states into a statistical mixture of possible states. Thermal environments are commonly used to model the unavoidable influence of the environment and to mathematically describe its effects. Many studies have been done in order to build a mechanism that avoids the loss of information to the environment, recovering the potentiality offered by the quantum world. Thus, would be possible to use a stochastic noise to cancel the thermal noise effects? In other words, we want to build an artificial environment where the action of the thermal bath is minimized due to the presence of a stochastic field. The purpose of this work is to investigate the influence of the injection of a colored stochastic noise in the dynamics of a harmonic oscillator in contact with a thermal bath, when the system of interest is initially prepared in a coherent state. We are going to do this through a Glauber-Sudarshan P-representation approach to a quantum master equation. It will be suggested that the recoherence caused by the colored stochastic noise is a signature of non-Markovianity.

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Introdução: Profissionais da área odontológica lidam diariamente com instrumentos que emitem ruído, o que pode vir a causar alterações auditivas e efeitos negativos na comunicação e na qualidade de vida desses profissionais. Considerando o fato de que tais ruídos não podem ser eliminados, é importante que a conscientização dos futuros profissionais da odontologia seja iniciada ainda no início do curso universitário, mencionando os riscos a que estarão sendo expostos para que possam controlá-los com prevenção e tratamento, bem como obter informações consistentes a respeito do comportamento dos limiares auditivos dos cirurgiões-dentistas. Objetivo: Investigar o conhecimento de alunos do curso de graduação em Odontologia sobre saúde auditiva e caracterizar o perfil audiológico e os hábitos auditivos dos participantes da pesquisa. Metodologia: Após a aprovação do Comitê de Ética sob o processo número 045/2009, o projeto foi realizado em duas etapas. A primeira constituiu-se da aplicação de questionários aos 367 alunos dos cursos de graduação em Odontologia da Faculdade de Odontologia de Bauru FOB/USP e USC e da Faculdade de Odontologia de São Paulo FO/USP. Na segunda etapa, 25 alunos do primeiro e quarto anos de graduação das faculdades de Bauru foram convidados a realizar as seguintes avaliações: audiológica convencional, logoaudiometria, imitanciometria e a avaliação complementar (audiometria de altas frequências e emissões otoacústicas transientes e por produto de distorção). Resultados: Na primeira etapa, verificou-se que os alunos desconhecem o risco que o ambiente ocupacional e de lazer proporcionam à saúde auditiva e, desse modo, verificou-se que se faz necessária a conscientização sobre a exposição do ruído e suas consequências a fim de criar um programa de promoção e prevenção principalmente na saúde ocupacional dessa população, considerando que essa problemática interfere na qualidade de vida dos que atuam na profissão odontológica. Na segunda etapa completaram as provas 25 participantes (X= 23 anos). Apesar dos limiares se encontrarem de acordo com a normalidade para a OMS (Organização Mundial de Saúde) e também para a Portaria nº 19 do Ministério do Trabalho, houve uma entalhe na frequência de 6 kHz e 12,5 kHz em ambas as orelhas na audiometria convencional e audiometria tonal de altas frequências. A média mínima encontrada na orelha direita foi de 4,6 dB em 14 kHz e para a orelha esquerda foi de 4 dB em 1 kHz e a média máxima para a orelha direita foi de 12,4 dB em 6 kHz e para a orelha esquerda foi de 14 dB em 6 kHz. Para a logoaudiometria e imitanciometria, 100% dos participantes apresentaram exame de forma compatível com a audiometria convencional. No registro das EOE, pôde-se verificar que quanto maior o limiar de audibilidade nas frequências estudadas mais se evidencia a ausência das EOE-t e EOE-DP para ambas as orelhas, exceto na comparação do limiar de audibilidade em 1 kHz nas EOE-t, provavelmente devido à contaminação pelo ruído de fundo durante o registro das mesmas e na frequência de 3 kHz nas EOE-DP. Conclusão: Os questionários aplicados se mostraram eficientes atingindo o objetivo proposto. Quanto à caracterização do perfil audiológico foi possível concluir que o exame de emissões otoacústicas tanto transientes quanto por produto de distorção se mostraram mais eficientes como um exame complementar para identificar precocemente as alterações auditivas nessa população. / Introduction: Professionals of the dental area handle daily with noisy instruments, what may come to cause audibly alterations and negative effects at the communication and life quality of these professionals. Considering the fact that such noise can not be eliminated, it is important that the awareness of future dental professionals is initiated early on in the university, mentioning the risks to which they are being exposed so that they can control them with prevention and treatment, as well as acquire consistent information about the behavior of the auditory thresholds of surgeon dentists. Objective: To investigate the knowledge about hearing health of students of graduation in odontology, characterize the audiological profile and listening habits of the research participants. Methodology: After approval by the Ethics Committee under case number 045/2009, the project was conducted in two stages. The first consisted of questionnaires to 367 students of undergraduate courses in Odontology from the Faculty of Odontology of Bauru FOB/USP and USC and from Faculty of Odontology of São Paulo FO/USP. In the second stage, 25 students from first and fourth years of undergraduate faculties of Bauru were invited to conduct the following assessments: audiometry, speech audiometry, impedance tests and additional assessment (high frequency audiometry and otoacoustic emissions and distortion product). Results: In the first stage, it was observed that students are unaware of the risk the workplace and the leisure environment provide the hearing health and, thereby, it was verified that awareness is needed about noise exposure and its consequences, in order to create a program of promotion and prevention, especially in occupational health in this population, considering that this problem affects the quality of life of those who work in the dental profession. In the second phase 25 participants completed the tests (X = 23 years). Although the thresholds meet according to normality by the WHO (World Health Organization) and also to Ordinance No. 19 of Ministry of Labor, there was a notch in the frequency of 6 kHz and 12,5 kHz in both ears in conventional audiometry and high frequency audiometry. The average minimum found in the right ear was 4.6 dB at 14 kHz to the left ear was 4 dB at 1 kHz and the average maximum for the right ear was 12.4 dB at 6 kHz and to the left ear was 14 dB at 6 kHz. For speech audiometry and immittance, 100% of the participants presented examination consistent with conventional audiometry. In the record of EOE, it was found that the higher the threshold of audibility frequencies studied, the more evident is the lack of EOE-t and EOE-DP for both ears, except when comparing the hearing threshold at 1 kHz in the EOE-t, probably due to contamination by background noise during the registration thereof and in the frequency of 3 kHz in the EOE-DP. Conclusion: The questionnaires applied proved to be efficient, reaching the objective. As for the characterization of the audiological profile, it was concluded that, the test of both transient otoacoustic emissions and distortion product, proved more efficient as a complementary test for early detection of hearing alterations in this population.

OBJETIVOS: Estimar a prevalência de perda auditiva entre os motoristas de ônibus aposentados da cidade de São Paulo e verificar a influência da perda auditiva na qualidade de vida desses trabalhadores. MÉTODOS: Estudo transversal, com uma amostra composta por 309 motoristas de ônibus aposentados da cidade de São Paulo. Os trabalhadores foram submetidos a exame audiométrico e aplicação de questionário sobre qualidade de vida criado pela Organização Mundial da Saúde (WHOQOL- Bref), além de questões gerais e de saúde auditiva. Foram estudados 309 motoristas de ônibus aposentados da cidade de São Paulo entre 45 e 60 anos de idade com média de 56.8 anos. RESULTADOS: A prevalência de perda auditiva encontrada nesta população foi de 60.2% em pelo menos uma das orelhas. Considerou-se como variável dependente o valor do escore obtido através da aplicação do WHOQOL - Bref e como variáveis independentes todas as demais variáveis agregadas ao questionário. Pôde-se constatar que houve força de associação entre pior qualidade de vida e idade, renda, e presença de perda auditiva. CONCLUSÕES: A prevalência de perda auditiva entre os motoristas de ônibus aposentados foi de 60.2%, em pelo menos uma das orelhas. Houve força de associação entre pior qualidade de vida e idade, renda, e presença de perda auditiva nos motoristas entrevistados / OBJECTIVE: To estimate the hearing loss prevalence between retired bus drivers of São Paulos city and to verify the influence of hearing loss on the quality of life of this kind of workers. METHODS: Transversal study, with a sample of 309 retired bus drivers of São Paulo city. Workers were submitted to an audiometry exam and appliance of lifes quality questionnaire created by World Health Organization (WHOQOL Bref) , general questions and questions about hearing health. It has been studied 309 retired bus drivers in São Paulo city, ages between 45 and 60 years, with average of 56.8 years. RESULTS: The incidence of hearing loss found on this group was 60.2% in at least one of the ears. It has been considered as the dependent variable the score value obtained thru the application of WHOQOL- Bref and as independent variables all other variables added to the questionnaire. Strength of association was found between worsened quality of life, age, income and hearing loss. CONCLUSIONS: Prevalence of hearing loss found was of 60.2%. There was a significant association between worsened quality of life, age, income, and hearing loss

A Eletrodinâmica Estocástica é uma combinação da Eletrodinâmica Clássica e a hipótese adicional de que existem campos eletromagnéticos aleatórios, independentes da temperatura, denominados radiação de ponto-zero ou flutuações do vácuo, responsáveis pelo surgimento de certas propriedades peculiares dos sistemas microscópicos, geralmente descritas pela Mecânica Quântica. Diversos novos resultados da teoria são apresentados nesse trabalho. No capítulo 1, é feita uma breve introdução aos principais conceitos e pressupostos da Eletrodinâmica Estocástica, necessários para melhor compreensão dos capítulos seguintes. No capítulo 2, a atuação dos campos do vácuo no indutor de um circuito elétrico simples é estudada. Conclui-se que deve existir um tipo de ruído na voltagem do circuito, adicional ao ruído de Nyquist-Johnson, que pode ser medido dependendo da magnitude de certos parâmetros do circuito e sob certas condições de temperatura. No capítulo 3, é estudado o comportamento de uma partícula eletrizada em um potencial metaestável, com uma barreira de potencial, sujeita às flutuações da radiação térmica e de ponto-zero. Mostra-se que, mesmo à temperatura muito baixa (T -> 0), as flutuações do vácuo ainda são capazes de promover o escape da partícula através da barreira de potencial. A Mecânica Quântica atribui o fenômeno ao tunelamento da partícula através da barreira. Um conjunto de dados experimentais são analisados e observa-se que a descrição da Eletrodinâmica Estocástica produz um excelente acordo com eles. No capítulo 4, é mostrado que os formalismos de Heisenberg e Schrodinger da Mecânica Quântica deixam de ser equivalentes quando se leva em conta os campos do vácuo nos cálculos. Dirac foi o primeiro a apontar essa não equivalência para casos da Eletrodinâmica Quântica Relativísitica. Um exemplo bem mais simples é apresentado, o oscilador harmônico eletrizado, em interação com o campo eletromagnético do vácuo. / The Stochastic Electrodynamics Theory is a combination of Classical Electrodynamics and the additional hypothesis that temperature-independent stochastic electromagnetic fields do exist. These electromagnetic fields are called zero-point radiation or vacuum fluctuations and are responsible for some peculiar properties of macroscopic systems, usually described by Quantum Mechanics. Some new results of the theory are given in this work. In chapter 1, a brief introduction of the main concepts and hypothesis of the Stochastic Electrodynamics Theory are given. They are necessary for a better understanding of the following chapters. In chapter 2, the influence of vacuum fields at the inductor of a simple electric circuit is studied. One concludes that a certain type of noise in the voltage, which is additional to the NyquistJohnson noise, must exist and can be measured depending on certain circuit parameters and under certain temperatures. In chapter 3, one studies the behavior of an electrified particle inside a metastable potential with a potential barrier, under the influence of the fluctuations of thermal and zero-point radiations. It is shown that, even if the temperature is very low (T -> 0), the vacuum fluctuations are still responsible for the escape of the particle through the potential barrier. Quantum Mechanics relates this phenomenon to the tunneling of the particle through the potential barrier. Experimental data are analyzed and it is shown that the description of Stochastic Electrodynamics gives an excellent agreement with them. In chapter 4, it is shown that the Schrodinger and Heisenberg pictures of Quantum Mechanics are not equivalent when the vacuum fields are taken into account. Dirac was the first to point out this non-equivalence for Relativistic Quantum Electrodynamics. A simpler example of this non-equivalence is shown in the context of Stochastic Electrodynamics: an electrified harmonic oscillator interacting with the electromagnetic vacuum fields.

A canção conta com o colorido das qualidades vocais de seus intérpretes, que através de diferentes sonoridades desempenham papel na expressividade e na construção de seu sentido. Dentre estas sonoridades estão as vozes-ruído, entendidas nesta pesquisa como qualidades vocais que apresentam ruído sonoro junto ao tom vocal. O presente estudo tem como objetivo investigar os aspectos intrínsecos do som proveniente de tais vozes - características fisiológicas, acústicas, psicoacústicas e psicodinâmicas -, e propor um levantamento de categoria, investigando sua relação com a expressividade da voz cantada através de uma escuta analítica. O recorte desta pesquisa compreende o modelo de canto popular brasileiro, no repertório do samba-canção da década de 1950, nas vozes de Dalva de Oliveira, Ângela Maria, Dolores Duran e Maysa. Os resultados apontam para o papel das qualidades vocais das intérpretes na construção do sentido da canção, onde a voz-ruído e sua sonoridade antagônica ajudam a delinear um estado emotivo expresso pela letra, assim como sugerem a identificação das cantoras às vertentes estéticas do samba-canção vigentes no período estudado. / The song counts on the color of the voice qualities of its performers, who through different sonorities play a role in expressiveness and in the construction of its meaning. Among these sonorities are the noise voices, understood in this research as voice qualities that present sonorous noise next to the vocal tone. The present study aims to investigate the intrinsic aspects of the sound coming from such voices - physiological, acoustic, psychoacoustic and psychodynamic characteristics - and to propose a category survey, investigating its relation with the expressiveness of the singing voice through an analytic listening. This research includes the popular Brazilian singing model, in the repertoire of the samba-canção of the 1950s, in the voices of Dalva de Oliveira, Ângela Maria, Dolores Duran and Maysa. The results point to the role of the voice qualities of the performers in the construction of the meaning of the song, where the noise voice and its antagonistic sonority help to delineate an emotional state expressed by the lyrics, as well as suggest the identification of the singers to the aesthetic aspects of the samba-canção during the study period.

A reconstrução tomográfica de imagens com ruído Poisson tem grandes aplicações em medicina nuclear. A demanda por informações mais complexas, como por exemplo, várias secções de um órgão, e a necessidade de reduzir a dosagem radioativa a que o paciente é submetido, requerem métodos adequados para a reconstrução de imagem com baixa contagem, no caso, baixa relação sinal/ruído. A abordagem estatística, utilizando a máxima verossimilhança (ML) e o algoritmo Expectation-Maximization (EM), produz melhores resultados do que os métodos tradicionais, pois incorpora a natureza estatística do ruído no seu modelo. A presente tese apresenta uma solução alternativa, considerando também o modelo de ruído Poisson, que produz resultados comparáveis ao do ML-EM, porém com custo computacional bem menor. A metodologia proposta consiste, basicamente, em se estimar as projeções considerando o modelo de formação das projeções ruidosas, antes do processo da reconstrução. São discutidos vários estimadores otimizados, inclusive Bayesianos. Em especial, é mostrado que a transformação de ruído Poisson em ruído aditivo Gaussiano e independente do sinal (transformação de Anscombe), conjugada à estimativa, produz bons resultados. Se as projeções puderem ser consideradas, aproximadamente, transformadas de Radon da imagem a ser reconstruída, então pode ser aplicado um dos métodos da transformada para a reconstrução tomográfica. Dentre estes métodos, o da aplicação direta da transformada de Fourier foi avaliado mais detalhadamente devido ao seu grande potencial para reconstruções rápidas com processamento vetorial e processamento paralelo. A avaliação do método proposto foi realizada através de simulações, onde foram geradas as imagens originais e as projeções com ruído Poisson. Os resultados foramcomparados com métodos clássicos como a filtragem-retroprojeção, o ART e o ML-EM. Em particular, a transformação de Anscombe conjungada ao estimador heurístico (filtro de Maeda), mostrou resultados próximos aos do ML-EM, porém com tempo de processamento bem menor. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da presente proposta vir a ser utilizada em aplicações clínicas na medicina nuclear. / Tomographic reconstruction of images with Poisson noise is in important problem in nuclear medicine. The need for more complete information, like the reconstruction of several sections of an organ, and the necessity to reduce patient absorbed radioactivity, suggest better methods to reconstruct images with low-count and low signal-to-noise ratio. Statistical approaches using Maximum Likelihood (ML) and the Expectation-Maximization (EM) algorithm lead to better results than classical methods, since ML-EM considers in its model the stochastic nature of the noise. This thesis presents an alternative solution, also using a Poisson noise model, that produces similar results as compared to ML-EM, but with much less computational cost. The proposed technique basically consists of projection estimation before reconstruction, taking into account a model for the formation of the noisy projections. Several optimal and Bayesian estimators are analysed. It is shown that the transformation of Poisson noise into Gaussian additive and independent noise (Anscombe Transformation), followed by estimation, yields good results. If the projection can be assumed as Radon transform of the image to be reconstructed, then it is possible to reconstruct using one of the transform methods. Among these methods, the Direct Fourier Method was analysed in detail, due to its applicability for fast reconstruction using array processors and parallel processing. Computer simulations were used in order to access this proposed technique. Phantoms and phantom projections with Poisson noise were generated. The results were compared with traditional methods like Filtering-Backprojection, Algebraic Rconstruction Technique (ART) and ML-EM. Specifically, the Anscombe transformation together with a heuristic estimator (Maeda\'s filter) produced results comparable to ML-EM, but spending only a fraction of the processing time.

Este trabalho discute um novo método para a melhoria da qualidade de sinais de fala degradados por ruído aditivo branco de elevada intensidade (SNR segmentada variando de 10 a 3 dB). A técnica apresentada baseia-se na soma ponderada entre um sinal obtido por subtração espectral e um sinal sintetizado, produzido de acordo com o modelo digital de produção de fala (análise e síntese LPC). Para a estimação dos coeficientes LPC e período de pitch, foi implementado um pré-processador baseado na técnica de subtração espectral (modificada especialmente para este propósito), o que melhora significativamente a qualidade geral do sinal de fala sintetizado. A soma ponderada entre o sinal obtido por subtração espectral e o sinal sintetizado permite a reconstrução de regiões espectrais perdidas devido aos efeitos da aplicação da subtração espectral, bem como a eliminação do ruído musical. Os testes realizados com frases foneticamente balanceadas lidas por diversos locutores permitem observar que o método proposto oferece melhores resultados do que a subtração espectral. O sinal de fala obtido apresenta também maior clareza e naturalidade, sem o inconveniente do ruído musical. / The present work discusses a new method to enhance speech signals degraded by white additive noise in high-noise environments (segmented SNR varying from 10 to 3 dB). The approach presented here is based upon a weighted sum involving a speech signal obtained from spectral subtraction and a synthetized speech signal, which is produced according to the concepts of the digital model of speech production (LPC analysis and synthesis). A spectral subtraction-based pre-processor was specifically implemented for LP coeficients and pitch period estimation, which significantly improves the overall quality of the synthetized speech signal. The weighted combination of these two speech signals allows the reconstruction of spectral regions lost due to the effects of spectral subtraction, as well as the elimination of musical noise. Tests conducted with phonetic-ballanced sentences from several speakers show that the proposed method offers better results than spectral subtraction, producing a more natural and clear enhanced speech signal, without the common artifact of musical noise.