CAPES / Neste trabalho foram demonstrados transdutores a fibra ótica baseados em redes de período longo (LPG) modificadas com nanoestruturas para otimização do desempenho. Nanopartículas de ouro (AuNPs) foram depositadas na região da casca da fibra que contém a rede, por funcionalização da superfície da fibra com 3- aminopropiltrietoxisilano e posterior recobrimento com solução de ácido tetracloroaurico e redução desta por boridreto de sódio. A ressonância plasmônica localizada de superfície (LSPR) que ocorre nas AuNPs foi excitada pelo acoplamento com os modos de transmissão da LPG. Esse dispositivo foi projetado visando o aumento da sensibilidade, particularmente em ambientes hídricos. Comparado ao transdutor não modificado, a sensibilidade foi 17 vezes maior, na LPG com nanopartículas de ouro (LPG-AuNPs) interrogada em intensidade, para o índice de refração de 1,3933. As resoluções atingidas foram tão pequenas quanto 0,0003 RIU (unidades de índice de refração), na faixa de 1,3629 a 1,4399. Para a LPG-AuNPs interrogada em comprimento de onda, obtiveram-se sensibilidades maiores nos índices de refração próximos ao índice da água, assim como resoluções tão pequenas quanto 0,00001 RIU, para índices próximos ao índice da casca da fibra. No entanto, esse dispositivo não se mostrou capaz de detectar pequenas variações na concentração de analitos em soluções aquosas. As nanopartículas de ouro depositadas na LPG foram posteriormente modificadas quimicamente via adesão de cisteamina. A rede que contém as AuNPs foi inserida em uma solução aquosa de cloridrato de cisteamina. Em seguida, a seletividade da LPG foi avaliada com soluções aquosas de glifosato, em concentrações na faixa de 1 μM a 100 μM. Para esses transdutores, a interrogação em intensidade resultou numa variação de 0,6 % nas bandas de transmissão, e a variação em comprimento de onda chegou a 0,34 nm, mostrando a possibilidade de detecção seletiva de traços de analitos em ambientes hídricos. / This work shows optical fiber transducers based on long period gratings (LPG), modified with nanostructures to achieve optimized performance. The cladding of the fiber with the previously recorded grating was coated with gold nanoparticles (AuNPs), by functionalizing its surface with 3-aminopropyltriethoxysilane, further recoated with tetrachloroauric acid solution and sodium borohydride reduction. The localized surface plasmon resonance (LSPR) on the AuNPs was excited by its coupling with LPG transmission modes. Such device was projected aiming to increase its sensitivity, particularly in water environments. A 17-times increased sensitivity was obtained for this LPG modified with gold nanoparticles (LPG-AuNPs) intensity coded, when compared with the non-modified transducer, for refractive indices close to 1.3933. Resulting resolutions were as small as 0.0003 RIU (refractive index units), within the range from 1.3629 to 1.4399. For the LPG-AuNPs wavelength coded, higher sensitivities were obtained for refractive indices close to the water refractive index, as well as a limit resolution of 0.00001 RIU in environments with refractive indices close to the fiber cladding refractive index. However, this device was not able to detect small changes in concentration of analytes in water solution. A further chemical modification of the AuNPs was carried out by functionalization with cysteamine. The LPG-AuNPs was inserted in a cysteamine hydrochloride aqueous solution, and the transducer selectivity was assessed for water solutions of glyphosate in the 1 μM to 100 μM concentration range. For the latter transducer configuration, changes of 0.6 % and 0.34 nm were obtained for intensity coded and wavelength coded operation, respectively, showing the prospect of selective detection of traces of analytes in water environments.

Esta dissertação propõe a análise de dois conversores de estágio único, isolados em alta frequência e adequados para aplicações de conexão à rede elétrica. Inicialmente, é introduzida uma nova estratégia de modulação para o conversor flyback bidirecional com conexão diferencial. Esta modulação melhorada proporciona melhor desempenho, reduzindo os valores de corrente RMS para cada componente do circuito, contribuindo assim para a redução das perdas por condução. As análises estáticas do conversor operando em ambas estratégias de modulação alternativa e original são apresentadas. A análise dinâmica também é realizada, fornecendo a função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica do conversor ligado à uma carga resistiva e acoplado a uma fonte de tensão. Um protótipo com potência de saída de 500 W, 20 kHz, com tensão de entrada de 70 V e 127 VRMS na tensão de saída é apresentado e os resultados experimentais que comparam a nova estratégia de modulação confirmam a análise teórica e desempenho superior. Uma tensão de saída com baixa THD é alcançada para ambas estratégias de modulação, operando em malha aberta em no modo de condução contínua. O segundo conversor é um flyback com grampeamento ativo adequado para ser utilizado como um micro-inversor em aplicações de energias renováveis. As principais características da topologia são o relativo baixo número de componentes, o isolamento em alta frequência, possibilidade de ser utilizado como elevador de tensão de saída e operação em ZVS. O grampeamento ativo permite recuperar a maior parte da energia armazenada na indutância de dispersão dos indutores flyback e, assim, uma melhoria na eficiência do conversor é atingida. A análise estática é fornecida para o conversor operando em CCM. Além disso, uma função de transferência da corrente de saída pela razão cíclica é apresentada para uma carga resistiva na saída. Para este conversor duas frequências de comutação de 100 kHz e 50 kHz foram testadas num protótipo construído para 500 W, com tensão de entrada de 70 V e tensão de saída de 127 VRMS. / This thesis proposes the analysis of two single-stage high-frequency isolated converters suited for grid-tied applications. Firstly, a new modulation strategy to the bidirectional flyback converter with differential output connection is introduced. This improved modulation provides better performance by reducing the RMS current values for every circuit element, thereby contributing to reduced conduction losses. The static analyses of the converter operating in both the original and the alternative switching strategies are presented. Dynamic analysis is also performed, providing the output-current-to-duty-cycle transfer function of the converter connected to a resistive load and coupled to an output voltage source. A 500 W, 20 kHz, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage prototype is presented and experimental results comparing the new modulation strategy to the original confirm the theoretical analyses and superior performance of the alternative switching strategy. A low THD output voltage is achieved for both switching strategies, operating in open loop and in continuous conduction mode. The second converter is an active-clamping flyback converter suitable to be used as a microinverter in renewable energy applications. The main features of the topology are the relatively low component count, high-frequency isolation, voltage step-up capability and zero voltage switching. The active clamping allows to recover most of the energy stored in the flyback inductors’ leakage inductance and thus an improvement on the system efficiency is achieved. The static analysis for CCM operation is provided. In addition, an output-current-to-duty-cycle transfer function for a resistive load connected to the output of the converter is presented. Two switching frequencies of 100 kHz and 50 kHz were tested in a prototype built for 500 W, 70 V input voltage and 127 VRMS output voltage.

O objetivo desta pesquisa é a captura, detecção e classificação de movimentos humanos anormais (tremores, vibrações, espasmos e contrações musculares) e movimentos normais do cotidiano. Um dispositivo não invasivo, desenvolvido pelos alunos de iniciação científica do CPGEI-UTFPR, baseado no componente integrado eletrônico acelerômetro, foi colocado no pulso de voluntários para a captura dos movimentos objetos de estudo. Todos os experimentos foram realizados no laboratório Biota da UTFPR. Os movimentos andando, correndo, aceno de tchau, batendo palmas e tremores foram capturados de 5 voluntários adultos. Um pré-processamento off-line é efetuado por um programa desenvolvido na linguagem Matlab 6.5, o qual extrai as principais características que devem refletir a amplitude, intensidade e frequência de cada movimento e fornecer um arquivo contendo os padrões supervisionados. Utilizou-se uma rede neural fuzzy do tipo FAN (Free Associative Neuron) e uma rede neural MLP (Multi-Layer Perceptron), para classificar um banco de dados contendo um total de 375 padrões, dos quais 250 padrões (50 de cada movimento) para a fase de treinamento e 125 padrões (25 de cada movimento) para a fase de validação dos dados. Os percentuais de acerto médio obtidos na classificação dos dados capturados de 5 indivíduos foram de 81,6% para a rede neural FAN e 72,6% para a rede MLP. Outro experimento foi realizado para capturar os mesmos movimentos do estudo anterior, provenientes de um único indivíduo. De um total de 2100 padrões, 1500 foram utilizados para treinamento (300 de cada movimento) e 600 padrões (120 de cada movimento) para a validação dos dados. Os percentuais de acerto médio na classificação dos dados foram de 98,2% para a rede neural FAN e 96,7% para a rede neural MLP observando-se uma melhora significativa nos resultados. Um último experimento foi realizado acrescentando ao banco de dados mais alguns movimentos executados por um único indivíduo: penteando, aparafusando, círculos, socos no ar e coçando a perna. Os percentuais de acerto médio obtidos na classificação dos dados foram de 99,3% para a rede neural FAN e 99,1% para a rede neural MLP. Os resultados da classificação dos dados para um total de 10 movimentos e padrões elaborados com 13 características foram obtidos baseando-se em um banco de dados contendo um total de 4200 padrões, dos quais 3000 padrões (300 de cada movimento) para a fase de treinamento e 1200 padrões (120 de cada movimento) para a fase de validação dos dados. Neste experimento houve uma melhora ainda mais significativa na classificação dos dados, tendo em vista o acréscimo de 3 novas características aos padrões de treinamento: valores posturais (offset) extraídos dos sinais referentes aos eixos x, y e z do acelerômetro. / The aim of this research is the capture, detection and classification of abnormal human movements (tremors, vibrations, spasms and muscle contractions) and normal movements of everyday life. A non-invasive device, developed by undergraduate students of UTFPR, based on integrated electronic accelerometer, was placed on the wrist of volunteers to capture the movements. All experiments were performed in the laboratory Biota of CPGEI-UTFPR. The movement of walking, running, waving a goodbye, clapping and shaking, were captured in 5 adult volunteers. A pre-processing was done off-line by a program developed using Matlab 6.5, which extracts key features that should reflect the breadth, intensity and frequency of each movement and provide a file containing the standard supervised. We used a fuzzy neural network-type FAN (Free Associative Neuron) and a neural network MLP (Multi-Layer Perceptron) to classify a database containing a total of 375 patterns, of which 250 patterns (50 of each movement) for the training phase and 125 patterns (25 of each movement) to data validation. The average percentage of correct classification of data obtained from 5 individuals, were captured from 81.6% for the neural network FAN and 72.6% for MLP. Another experiment was conducted to capture the same movements in the previous study from a single individual. From a total of 2100 patterns, 1500 were used for training (300 for each movement) and 600 patterns (120 for each movement) for validation. The average percentage of correct classification of the data were 98.2% for the neural network FAN, 96.7% for MLP neural network, observing a significant improvement in the results. A final experiment was performed adding to the database some more movements performed by a single individual: combing, bolting, circles, punching the air and scratching his leg. The average percentage of correct classification of the data obtained were 99.3% for the neural network FAN and 99.1% for MLP neural network. The results of the classification of data for a total of 10 movements and elaborate patterns with 13 features were obtained based on a database containing a total of 4200 patterns, of which 3000 patterns (300 for each movement) for the training and 1200 patterns (120 for each movement) to data validation. In this experiment there was a further improvement in data classification, considering the addition of three new features to the training patterns, postural values (offset) extracted from the signals related to the axes x, y and z of the accelerometer.

O controle metrológico de equipamentos utilizados nos ambientes de saúde é essencial para a garantia dos resultados relatados. No Brasil, há a ausência de laboratórios de calibração habilitados a realizar o controle metrológico desses equipamentos. Deste modo, neste trabalho propõe-se uma metrologia de implementação de um laboratório de calibração de equipamentos médico-hospitalares. Para concretização da proposta, fundamentou-se nos requisitos da norma da ABNT NBR/IEC 17025, oficialmente adotada pelo INMETRO, em outras publicações específicas voltadas à calibração de equipamentos médico-hospitalares, e nos critérios de habilitação de laboratórios estabelecidos pela ANVISA. Como resultados da pesquisa, encontram-se: um roteiro base para implementação de laboratórios de calibração de equipamentos médico-hospitalares, como expressão da metodologia desenvolvida; uma sistematização para o cálculo de incerteza da medição; um modelo de procedimento de calibração voltado à calibração de esfigmomanômetros; e indicadores de desempenho para o laboratório. O resultado da implementação da metodologia apresentada permite ao laboratório postulante garantir sua acreditação junto ao INMETRO e à ANVISA, por meio de uma abordagem que envolve a definição da área de atuação do laboratório, de suas políticas e seus responsáveis, documentação necessária e encaminhamento do pedido de solicitação de acreditação. Desta maneira, o processo rumo à qualificação de laboratórios de calibração de equipamentos médico-hospitalares será atingido, contribuindo para o preenchimento da lacuna da qualidade voltada aos ambientes de saúde. / Metrological control of health-care environmental equipment is essential for the assurance of their results. In Brazil, there is a lack of specific laboratories able to perform metrological control of such equipment. The purpose of this research is to introduce a methodology to establish the infrastructure and laboratory calibration modus operandi for medical equipment. The developed proposal is based on the requirements of ABNT NBR ISO/IEC 17025 standard, officially adopted by INMETRO, besides other specific publications about medical equipment management, and laboratories certification criteria established by ANVISA. The achieved results are: a guideline for the establishment of a medical equipment uncertainly measurement; a calibration procedure for sphygmomanometers; and performance indicators for the laboratory. The resultant methodology allows the laboratory candidate to reach its accreditation goal up to INMETRO and ANVISA, with an approach which covers the definition of the laboratory area, its politics and responsibilities, documentation and accreditation requirements. Then, the process to obtain the qualification of a calibration laboratory will be reached, fulfilling the existing gap in the quality system of health-care environment.

CAPES / Um biomaterial ideal para implantes dentários deve ter elevada biocompatibilidade e não provocar qualquer resposta adversa séria nos tecidos. Além disso, as ligas metálicas usadas precisam ser resistentes à fadiga devido às forças da mastigação e ser resistentes à corrosão. Estas características são conferidas as ligas metálicas pela adição dos elementos estabilizadores de fase como Al, V, Ni, Fe, Cu, Cr, Zn. O titânio comercialmente puro (TiCP) é o material mais indicado para fabricação de implantes dentários e ortopédicos. No entanto, outras ligas metálicas são utilizadas e há, portanto, a necessidade de investigar o tipo de elemento presente nestas e os possíveis riscos à saúde. O presente trabalho investigou os implantes comercializados como TiCP e a presença de elementos estabilizadores dentro ou fora dos limites esperados para estes materiais. Para a caracterização elementar foi utilizada técnica de EDXRF, a qual permite resultados quali- quantitativos. Um dos arranjos experimentais utilizado possui dois tubos de raios X modelo Mini-X com alvo de Au e Ag e detector X-123SDD (AMPTEK) e um colimador de Cu com 0,5mm de diâmetro, desenvolvido devido às características das amostras. O outro sistema de EDXRF é composto por um tubo de raios X com alvo de Mo, colimador de 0,65mm e um detector XFlash (SDD), o ARTAX 200 (BRUKER). O outro método de caracterização elementar, a espectroscopia de energia dispersiva (EDS), foi usada em conjunto com a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) da marca EVO® (Zeeis), a qual serviu para avaliar a microestrurura de superfície dos implantes. O percentual de Ti obtido na caracterização elementar foi entre 93,35 ± 0,17% e 95,34 ± 0,19 %. Estes valores são considerados abaixo do limite de referência de 98,635% a 99,5% para o TiCP, segundo a Association of metals centric materials engineers and scientists Society (ASM). A presença de Al e V em todas as amostras também contribuiu para respaldar o fato de não serem implantes de TiCP. Os valores para o Al ficaram entre 6,3 ± 1,3% e 3,7 ± 2,0% e para o V entre 0,26 ± 0,09% e 0,112 ± 0,048%. Segundo a American Society for Testing and Materials (ASTM) estes elementos não devem estar presentes no TiCP e de acordo com o National Institute of Standards and Technology (NIST), a presença do Al deve ser < 0,01% e do V de 0,009 ± 0,001%. Como resultado, todos os implantes analisados são de uma liga de Ti- Al-V com adição de Fe, Ni, Cu e Zn. A análise qualitativa e caracterização para as medições com os diferentes tubos mostrou melhor eficácia com o uso do tubo de Au e colimador de 0,5 mm. O uso da técnica da EDS confirmou os resultados da EDXRF para uma liga de Ti-Al-V. E com o uso do MEV na análise da microestrutura dos implantes, foi possível inferir que dos 13 implantes, 10 possuem superfície rugosa, são contemporâneos e três possuem a superfície usinada. / An ideal biomaterial for dental implants must have very high biocompatibility, which means that such materials should not provoke any serious adverse tissue response. Also, used metal alloys must have high fatigue resistance due the masticatory force and good corrosion resistance. These properties are rendered by using alpha and beta stabilizers, such as Al, V, Ni, Fe, Cr, Cu, Zn. Commercially pure titanium (TiCP) is used often for dental and orthopedic implants manufacturing. However, sometimes other alloys are employed and consequently it is essential to research the chemical elements present in those alloys that could bring prejudice for the health. Present work investigated TiCP metal alloys used for dental implant manufacturing and evaluated the presence of stabilizing elements within existing limits and standards for such materials. For alloy characterization and identification of stabilizing elements it was used EDXRF technique. This method allows to perform qualitative and quantitative analysis of the materials using the spectra of the characteristic X-rays emitted by the elements present in the metal samples. The experimental setup was based on two X- rays tubes (AMPTEK Mini X model with Ag and Au targets), a X-123SDD detector (AMPTEK) and a 0.5mm Cu collimator, developed due to the sample characteristics. The other experimental setup used as a complementary technique is composed of an X-ray tube with a Mo target, collimator 0.65mm and XFlash (SDD) detector - ARTAX 200 (BRUKER). Other method for elemental characterization by energy dispersive spectroscopy (EDS) applied in present work was based on Scanning Electron Microscopy (SEM) EVO® (Zeeis). This method also was used to evaluate the surface microstructure of the sample. The percentual of Ti obtained in the elementary characterization was among 93.35 ± 0.17% and 95.34 ± 0.19 %. These values are considered below the reference limit of 98.635% to 99.5% for TiCP, established by Association of metals centric materials engineers and scientists Society (ASM). The presence of elements Al and V in all samples also contributed to underpin the fact that are not TiCP implants. The values for Al vary between 6.3 ± 1.3% and 3.7 ± 2.0% and for V, between 0.26 ± 0.09% and 0.112 ± 0.048%. According to the American Society for Testing and Materials (ASTM), these elements should not be present in TiCP and in accordance with the National Institute of Standards and Technology (NIST), the presence of Al should be <0.01% and V should be of 0.009 ± 0.001%. Obtained results showed that implant materials are not exactly TiCP but, were manufactured using Ti-Al-V alloy, which contained Fe, Ni, Cu and Zn. The quantitative analysis and elementary characterization of experimental results shows that the best accuracy and precision were reached with X-Ray tube with Au target and collimator of 0.5 mm. Use of technique of EDS confirmed the results of EDXRF for Ti-Al-V alloy. Evaluating the surface microstructure by SEM of the implants, it was possible to infer that ten of the thirteen studied samples are contemporaneous, rough surface and three with machined surface.

Visando a melhoria dos processos agrícolas para produção sustentável de alimentos, o conhecimento do teor de umidade relativa vem a cooperar no processo de irrigação, apontada como uma grande consumidora de água, além de auxiliar em estudos hidrológicos, meteorológicos, geotécnicos, dentre outros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento do hardware e firmware de um protótipo para ser utilizado com técnicas de ultrassom e análise de impedância, visando o desenvolvimento de futuros produtos para avaliar o teor de água no solo. Para a análise da impedância foi utilizado um sensor de placas paralelas, separadas 24 mm uma da outra, utilizadas juntamente com o hardware e firmware desenvolvido, para detectar a variação da constante dielétrica do solo com acréscimo de água, através da variação da fase dos sinais de tensão e corrente ao passar pelo sensor inserido no meio. Obteve-se, ao analisar 15 amostras, uma relação logarítmica crescente da variação de fase em função do acréscimo de água no solo. No estudo da caracterização da umidade do solo através do ultrassom, obteve-se resultados preliminares expressivos para as mudanças da amplitude dos sinais ultrassônicos de 40 kHz e 100 kHz no modo transmissão/recepção ao propagar-se no solo com diferentes níveis de umidade. / To improve agricultural processes for sustainable food production, knowledge of the moisture is useful to cooperate in the irrigation process, identified as a major consumer of water, besides helping in hydrological studies, meteorological, geotechnical, among others. This paper presents the development of the hardware and firmware of a prototype to be used with ultrasound techniques and impedance analysis for the development of future products to evaluate the water content in soil. For the impedance analysis, it was used a parallel plate sensor, with the plates separated from 24 mm each other, used together with the hardware and firmware developed to detect the variation of dielectric constant with the increase of soil water, by varying the phase of voltage and current signals in the sensor inserted in the medium. The results obtained, when analyzing 15 samples, presented a ratio of logarithmic growing of the phase variation due to increased soil water. In the study of characterization of soil moisture using a transmission/reception ultrasound system, the preliminary results have shown significant changes in the amplitude of ultrasonic waves of 40 kHz and 100 kHz propagating through the soil at different moisture levels.

Electrical stimulation is an important tool in medicine with applications like muscle rehabilitation, pain management and pacemakers. Portable stimulation devices for home use are divided mainly in two domains: low and middle frequency therapies. Due to the lack, in Germany, of a system to provide both therapies at the same equipment, the main objective of this project is the development of a current source not only capable of that, but also able to generate arbitrary stimulation patterns controlled by an external microcontroller. Moreover, the system should make possible the use of interferential current therapy. The result of the project is an electronic device that triggers current stimulation patterns based on three control signals, which could be easily generated by a microcontroller. The system provides LF stimulation with balanced current pulses up to 80mA through 1k? load impedance, pulse widths between 50 and 1000µs, and frequencies up to 150Hz. It also provides MF stimulation outputs up to 100mApp, with a modulation frequency up to 4kHz and a simple interface to control the envelope waveform. It presents also two galvanic isolated channels to allow interferential current therapy and, when no output current is intended, it is able to provide a short circuit on the load to remove possible net charges introduced by the system to the patient’s body. Additionally, a MATLAB application and a SPICE simulation were developed to assist the creation of control signals. As the system is able to deliver stimulation currents with an arbitrary pattern, it can be used to find the best pulse waveforms for a series of different applications involving electrical therapy, like TENS and MES. / Elektrostimulation ist ein wichiges Hilfsmittel in der Medizin mit Anwendungen im Bereich der Muskelrehabilitation, der Schmerztherapie und in Herzschrittmachrn. Tragbare Stimulatoren zum hauslichen Gebrauch warden hauptsachlich in zwei Gruppen unterteit: Niederfrequenz- und Mittelfrequenztherapiegerate. Bisher gibt es in Deutschland kein Great das beide Therapieformen durchfuhren kann, sodas das Hauptziel dieses Projekts die Entwicklung einer Stromquelle ist, die in der Lage ist, beide Therapieformen anzuwender. Das Great ist zusatzlich in der Lage beiebige, einstellbare Stimulationsmuster zu erzeugen, welche durch einen externen Mikrocontroller gesteuent warden. Auberdem soll disses System Interferenzstromtherapie ermoglichen. Das Ergebnis dieses Projekts ist ein elektronisches Great, das auf drei Steuersignalen basierende Reizstrommuster erzeugt. Diese Steuersignale konnen von einem Mikrocontroller einfach generiert warden. Das System ermoglicht NF-Stimulation mit ausbalancierten Stromimpulsen bis zu 80mA bei 1K? Lastimpedanz, Pulsbreiten zwischen 50 und 1000us und Frequezen bis 150Hz. Es beinhaltet MF-Stimulationsausgange fur bis zu 100mApp Ausgangsstrom, mit Modulationsfrequenzen bis zu 4k Hz und einem einfachen Interface zur Steuerung der Wellenform der Hullkurve. Es bietet zwei galvanische getrennte Kanale zur Interferenzstromtherapie. Falls Kein Ausgangsstrom benotgt wind, konnen die Ausgange Kurzeschlossen warden, um den korper des Patienten vo einer moglichen elektrischen Aufladung das Gerate zu schutzen. Daruber hinaus wurden eine MATLAB application und eine SPICE Simulation entwickelt, um die Erstellung von Steuersignalen zu unterstutzen. Das System Kann beliebige Reiztrommuster erzengen, dadurch eignet es zur Erforschung der optimalen Impulswellenformen vieler verschiedener Elektrotherapien. / 5000

CNPq / Escoamentos bifásicos gás-líquido ocorrem em diversas atividades industriais, como, por exemplo, na exploração e produção de petróleo onde gás e óleo escoam simultaneamente em uma tubulação. Em muitas situações, as condições de eficiência e segurança dos equipamentos e processos onde ocorrem são influenciadas por este tipo de escoamento. Desta forma, extrair características e parâmetros destes padrões a partir de observações e medições experimentais é de grande importância, permitindo o estudo dos fenômenos e, podendo ser utilizada na otimização dos processos envolvidos. Em especial, neste trabalho focou-se no escoamento bifásico em regime intermitente o qual é comumente encontrado na indústria e ainda necessita de investigação. Foi utilizada a técnica conhecida como sensor de malha de eletrodos (wire-mesh) de configuração 8 x 8 eletrodos a qual produz imagens da distribuição das fases na seção transversal de uma tubulação. Com base nos dados brutos do sensor foram desenvolvidas diferentes técnicas de visualização e processamento dos dados a fim extrair características e parâmetros do escoamento intermitente. As técnicas desenvolvidas basearam-se em métodos de processamento de imagens como segmentação e filtragem. Foram realizados testes experimentais com escoamento em uma linha de testes horizontal com 9,2 m de comprimento de 26 mm de diâmetro interno, onde escoamento com diversas condições operacionais foram gerados e analisados. As técnicas desenvolvidas foram validadas através de comparações com filmagem em alta velocidade e com modelos mecanísticos empíricos disponíveis na literatura, apresentando boa concordância com valores de referência. A principal contribuição do trabalho é a disponibilização de um software para visualização e processamento de dados do sensor wire-mesh, o qual pode ser utilizado para estudos posteriores de escoamentos bifásicos. Trabalho desevolvido com bolsa de estudo concedida pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). / Gas-liquid two-phase flows occur in different industrial activities, such as in oil production and exploration where gas and oil flow simultaneously in pipe. Two-phase flow determines in many situations the conditions of efficiency and safety of equipment and processes where they occur. Thus, extracting the flow characteristics and parameters from observations and experimental measurements is of great importance, allowing the study of phenomena and therefore leading to the optimization of the process involved. In particular, this work focused on the two-phase flow under intermittent flow regime which is commonly found in the industry and still needs investigation. A flow measurement technique known as wire-mesh sensor was applied with 8 x 8 electrodes configuration which produces images of the distribution of phases in the pipe cross section. Based on raw data from the sensor different visualization and data processing techniques were developed in order to extract features and parameters of intermittent flow. The techniques developed were based on methods of image processing such as segmentation and filtering. Experiments were performed in a horizontal experimental test facility with 9.2 m length of 26 mm inner diameter, whereby several operating conditions were generated and analyzed. The techniques developed have been validated through comparisons with high-speed camera and empirical mechanistic models available in the literature showing good agreement with reference values. The main contribution of this work is the development of a software for visualization and processing of wire-mesh sensor data, which may be employed for further two-phase flow studies.

CNPq / Uma alternativa para as análises tradicionais do biodiesel e misturas BX, como a cromatografia, a espectroscopia e a ressonância magnética nuclear, é a análise por meio de um transdutor de índice de refração a fibra ótica, como uma LPG. Entretanto, como os índices de refração do biodiesel e do óleo diesel são próximos ou maiores do que o índice de refração da casca da fibra na qual a rede se encontra, há uma grande perda de energia para o meio externo, comprometendo a eficiência do sensor. Com o propósito de diminuir o índice de refração do biodiesel, uma substância miscível e de baixo índice de refração, o ciclohexano, foi escolhida para ser misturada a esse biocombustível, assim como à mistura óleo diesel-biodiesel. Os resultados obtidos mostram que o ciclohexano não é reagente com essas substâncias, atuando apenas como solvente. Além disso, as diluições 1:1 e 1:2 (uma parte de mistura BX para uma parte de ciclohexano; uma parte de mistura BX para duas partes de ciclohexano) têm índices de refração menores do que o da casca da fibra, o que faz com que a banda ressonante seja deslocada para menores comprimentos de onda, possibilitando, assim, a detecção por meio da LPG. Após as curvas de calibração serem representadas em gráficos de variação de comprimento de onda (nm) em função da concentração de biodiesel em óleo diesel, BX (% v/v), para as duas diluições, obteve-se, por meio da derivada desta, a sensibilidade. As características metrológicas foram calculadas, levando à obtenção da incerteza expandida, que é de 3,7 % para a diluição 1:1 e de 5,9 % para a diluição 1:2, para um nível de confiança de 95,45 %. / An alternative for the traditional biodiesel and BX blends analysis (X is the biodiesel volumetric concentration in the blend), such as chromatography, spectroscopy and nuclear magnetic resonance, is by means of an optical fiber refractive index transducer, such as an LPG. However, as the biodiesel and diesel refractive index are close or bigger than the fiber cladding index, there is an important loss of power to the surrounding environment, impairing the sensor performance. In order to decrease the refractive index of biodiesel, a miscible and low refractive index substance, cyclohexane, was chosen to blend to this biofuel and also to the biodiesel-diesel blend. The results show that the cyclohexane does not react with biodiesel, acting only as a solvent. Besides, the 1:1 and 1:2 dilution (one part of BX blend and one part of cyclohexane in volume concentration; one part of BX blend and two parts of cyclohexane in volume concentration) have a refractive index lower than the fiber cladding, what shifts the resonant band of the LPG towards lower wavelengths. After representing the calibration curves in graphics of wavelength shift (nm) as function of biodiesel-diesel blend concentration, BX (% v/v), for both dilution, the concentration sensitivity has been obtained. The metrological characteristics were calculated, leading to the expanded uncertainty, which is 3,7 % for the 1:1 dilution and 5,9 % for the 1:2 dilution, for a 95,45 % confidence level.

O objetivo deste trabalho é demonstrar e avaliar um algoritmo simples de estimação automática da região mais saliente em uma imagem, com possíveis usos em visão computacional. O algoritmo explora a relação entre dissimilaridades de cores na imagem e a região mais saliente da imagem. Este algoritmo não recorre a hipóteses prévias sobre o conteúdo das cenas processadas. Dissimilaridade entre pixeis é uma função informal da distância entre as cores de um pixel específico e outros pixeis de uma imagem. Examina-se a relação entre dissimilaridade de cor entre pixeis aleatórios da imagem e detecção de regiões salientes no conjunto de dados MSRA1K. Propomos um algoritmo simples para a detecção de regiões salientes através da dissimilaridade entre pares de pixeis amostrados aleatoriamente na imagem. Computa-se a dissimilaridade acumulando a distância entre as cores de cada pixel e uma amostra aleatória de n outros pixeis, no espaço de cores CIELAB. Um resultado relevante descoberto é que a dissimilaridade de cada pixel com uma amostra aleatória de tamanho unitário é suficiente para criar mapas de saliência funcionais quando combinada com um filtro da mediana, mantendo um desempenho comparável ao de outros algoritmos relacionados na área de detecção de regiões salientes. A métrica adotada para a análise de desempenho foi a curva de abrangência-precisão. As ideias deste trabalho foram inspiradas no mecanismo de atenção visual humana que é capaz de selecionar poucas regiões para concentrar a atenção, e que é um mecanismo biológico que a comunidade de visão computacional objetiva reproduzir. Também revisamos parte da história da atenção seletiva. / The purpose of this work is to demonstrate and to assess a simple algorithm for automatic estimation of the most salient region in an image, that have possible application in computer vision. The algorithm uses the connection between color dissimilarities in the image and the image’s most salient region. The algorithm also avoids using image priors. Pixel dissimilarity is an informal function of the distance of a specific pixel’s color to other pixels’ colors in an image. We examine the relation between pixel color dissimilarity and salient region detection on the MSRA1K image dataset. We propose a simple algorithm for salient region detection through random pixel color dissimilarity. We define dissimilarity by accumulating the distance between each pixel and a sample of n other random pixels, in the CIELAB color space. An important result is that random dissimilarity between each pixel and just another pixel (n = 1) is enough to create adequate saliency maps when combined with median filter, with competitive average performance if compared with other related methods in the saliency detection research field. The assessment was performed by means of precision-recall curves. This idea is inspired on the human attention mechanism that is able to choose few specific regions to focus on, a biological system that the computer vision community aims to emulate. We also review some of the history on this topic of selective attention.