UOL; CAPES / Esta tese apresenta um método para a extração de regiões de interesse (ROIs) de imagens. No contexto deste trabalho, ROIs são definidas como os objetos semânticos que se destacam em uma imagem, podendo apresentar qualquer tamanho ou localização. O novo método baseia-se em modelos computacionais de atenção visual (VA), opera de forma completamente bottom-up, não supervisionada e não apresenta restrições com relação à categoria da imagem de entrada. Os elementos centrais da arquitetura são os modelos de VA propostos por Itti-Koch-Niebur e Stentiford. O modelo de Itti-Koch-Niebur considera as características de cor, intensidade e orientação da imagem e apresenta uma resposta na forma de coordenadas, correspondentes aos pontos de atenção (POAs) da imagem. O modelo Stentiford considera apenas as características de cor e apresenta a resposta na forma de áreas de atenção na imagem (AOAs). Na arquitetura proposta, a combinação de POAs e AOAs permite a obtenção dos contornos das ROIs. Duas implementações desta arquitetura, denominadas 'primeira versão' e 'versão melhorada' são apresentadas. A primeira versão utiliza principalmente operações tradicionais de morfologia matemática. Esta versão foi aplicada em dois sistemas de recuperação de imagens com base em regiões. No primeiro, as imagens são agrupadas de acordo com as ROIs, ao invés das características globais da imagem. O resultado são grupos de imagens mais significativos semanticamente, uma vez que o critério utilizado são os objetos da mesma categoria contidos nas imagens. No segundo sistema, á apresentada uma combinação da busca de imagens tradicional, baseada nas características globais da imagem, com a busca de imagens baseada em regiões. Ainda neste sistema, as buscas são especificadas através de mais de uma imagem exemplo. Na versão melhorada da arquitetura, os estágios principais são uma análise de coerência espacial entre as representações de ambos modelos de VA e uma representação multi-escala das AOAs. Se comparada à primeira versão, esta apresenta maior versatilidade, especialmente com relação aos tamanhos das ROIs presentes nas imagens. A versão melhorada foi avaliada diretamente, com uma ampla variedade de imagens diferentes bancos de imagens públicos, com padrões-ouro na forma de bounding boxes e de contornos reais dos objetos. As métricas utilizadas na avaliação foram presision, recall, F1 e area of overlap. Os resultados finais são excelentes, considerando-se a abordagem exclusivamente bottom-up e não-supervisionada do método. / This thesis presents a method for the extraction of regions of interest (ROIs) from images. By ROIs we mean the most prominent semantic objects in the images, of any size and located at any position in the image. The novel method is based on computational models of visual attention (VA), operates under a completely bottom-up and unsupervised way and does not present con-straints in the category of the input images. At the core of the architecture is de model VA proposed by Itti, Koch and Niebur and the one proposed by Stentiford. The first model takes into account color, intensity, and orientation features and provides coordinates corresponding to the points of attention (POAs) in the image. The second model considers color features and provides rough areas of attention (AOAs) in the image. In the proposed architecture, the POAs and AOAs are combined to establish the contours of the ROIs. Two implementations of this architecture are presented, namely 'first version' and 'improved version'. The first version mainly on traditional morphological operations and was applied in two novel region-based image retrieval systems. In the first one, images are clustered on the basis of the ROIs, instead of the global characteristics of the image. This provides a meaningful organization of the database images, since the output clusters tend to contain objects belonging to the same category. In the second system, we present a combination of the traditional global-based with region-based image retrieval under a multiple-example query scheme. In the improved version of the architecture, the main stages are a spatial coherence analysis between both VA models and a multiscale representation of the AOAs. Comparing to the first one, the improved version presents more versatility, mainly in terms of the size of the extracted ROIs. The improved version was directly evaluated for a wide variety of images from different publicly available databases, with ground truth in the form of bounding boxes and true object contours. The performance measures used were precision, recall, F1 and area overlap. Experimental results are of very high quality, particularly if one takes into account the bottom-up and unsupervised nature of the approach.

O conhecimento sobre o perfil de uso dos meios de comunicação utilizados pelo serviço de controle de tráfego aéreo pode subsidiar o dimensionamento de redes de telecomunicação destinadas ao transporte de sinais de voz entre órgãos de controle de tráfego aéreo e estações remotas de VHF. O dimensionamento correto dessas redes destina-se a relacionar a capacidade dos circuitos com a probabilidade de sucesso das comunicações entre controlador de tráfego aéreo e aeronaves, fator fundamental para a manutenção da segurança operacional das atividades de controle de tráfego aéreo. O conhecimento sobre esse perfil de uso, por sua vez, foi alcançado através de estudos estatísticos realizados sobre uma massa de dados relacionada à utilização do chamado Serviço Móvel Aeronáutico, que é o recurso utilizado por controladores de tráfego aéreo e pilotos em aeronaves controladas para a troca de mensagens de voz, através do qual as instruções de controle de tráfego aéreo são passadas. Essa massa de dados estudada foi resultado da aplicação de uma metodologia que processou centenas de horas de gravação do Serviço Móvel Aeronáutico prestado pelo CINDACTA II, entre os dias 14 de dezembro de 2014 e 03 de janeiro de 2015, a qual foi organizada em função da taxa de ocupação do meio de comunicação e analisada no sentido de identificar as dinâmicas de distribuição do uso do Serviço Móvel Aeronáutico. Como resultado, obteve-se que parte das dinâmicas que regem a ocupação desse serviço pode ser representada por curvas de distribuição conhecidas, como weibull e lognormal, associadas a modelos de transição. / The knowledge about the usage of the communications resorces used by the air traffic service provider can be usefull to design the networks needed to transport voice signal between the air traffic provider and remote radio station. The accurate design of those networks, in the other hand, should offer an association between the network instant capacity and the rate of communication sucess in any controller's tries to communicate with the aircrafts. This rate of communication sucess is a parameter that indicates how safe is the air traffic activity, in term of communication between the air traffic controller and the aircrafts, and it must be monitoring to guarante the operational safety. So, the knowledge of interesting was achieved analysing data related to the use of Aeronautical Mobile Service, which is the resource used by air traffic controller and aircraft to exchange voice mensagens of air traffic service. Those data were the results of a methodology that processed hundred of hours of records of the Aeronautical Mobile Service provided by the CINDACTA II, between 14/12/2014 and 03/01/2015, which were sorted by the percent of engagement time and analysed to identify any distribution function that could represent the way the Aeronautical Mobile Service is used. As a result, this study indentified that this usage can be depicted by some typical probability density function, like Weibull and Lognormal, combined with transitional chain.

A presente dissertação tem como objetivo principal propor um conversor bridgeless SEPIC trifásico com elevado fator de potência, baseado em um conversor monofásico apresentado em Costa (2015). Como objetivo secundário e a fim de assimilar o funcionamento do conversor, é estudado o conversor monofásico e então é proposta uma modulação alternativa para comando dos transistores. Outro objetivo secundário é a aplicação do retificador proposto em um sistema de aerogerador de pequeno porte (AGPP), a fim de que este conversor possa processar a energia elétrica gerada sendo proposta também uma metodologia de controle de maximização da potência gerada (MPPT). No desenvolvimento do retificador monofásico é apresentada a análise teórica com cada modulação e posterior equacionamento. Posteriormente, são mostrados os resultados de simulação e experimentais para as duas modulações, podendo-se comparar rendimento, THD e fator de potência. As condições nominais para o conversor monofásico são: tensão eficaz de entrada de 220 V, tensão de saída de 200 V, frequência de comutação de 50 kHz e potência de saída de 500 W. Contextualizando a aplicação do retificador trifásico, é apresentado o funcionamento de um sistema de geração eólica, onde primeiramente tem-se uma introdução dos principais conceitos de energia eólica, seguido de um panorama do aproveitamento da energia eólica no mundo e no Brasil. Em seguida pode-se ver o funcionamento dos sistemas eólicos, apresentando as turbinas e geradores utilizados. Então, propõe-se um modelo, baseado em um retificador trifásico bridgeless SEPIC PFC em MCD processando a energia proveniente do aerogerador. O conversor proposto é então simulado e implementado, utilizando o método MPPT para controlá-lo, a fim de comprovar o modelo e a teoria proposta. As especificações para o conversor trifásico são: tensão eficaz de entrada de 90 V, tensão de saída de 250 V, frequência de comutação de 25 kHz e potência de saída de 1500 W. / The main objective of this dissertation is to propose a three-phase bridgeless SEPIC PFC rectifier, based on a single-phase converter presented in Costa (2015). As a secondary objective and in order to assimilate the operation of the converter, the single-phase converter is studied, and an alternative modulation is proposed for controlling the transistors compared with a traditional PWM modulation, in order to obtain results that justify or not its use in the converter proposed. Another secondary objective is the application of the proposed rectifier in a small-scale wind turbine system, in order that this converter can process the electric energy generated; also is proposed a methodology of control of maximization (MPPT) of generated power. To develop this study, is presented the theoretical analysis with each modulation, followed by design equations. Subsequently are shown the results of numerical simulation and experimental for the two modulations, being able to compare efficiency, THD and power factor. The nominal conditions for the single-phase converter are: rms input voltage of 220 V, output voltage of 200 V, switching frequency of 50 kHz and output power of 500 W. Contextualizing the application of the three-phase rectifier: has an introduction of the main wind power concepts, followed by an overview of wind energy in the world and in Brazil. Then one can see the operation of wind turbines and electrical generators. Next, is propose a system based on a three-phase bridgeless PFC SEPIC rectifier in DCM processing the energy from the wind turbine. This proposed model is then simulated and implemented using the MPPT method to control it, to prove the model and the proposed theory. The specifications for the three-phase converter are: rms input voltage of 90 V, output voltage of 250 V, switching frequency of 25 kHz and output power of 1500 W.

CAPES / Esta tese tem como objetivo investigar a interação de ondas acústicas e redes de Bragg (FBGs) em fibras ópticas convencionais e fibras de núcleo suspenso (SCFs), para avaliar a influência do projeto da fibra, da rede e do modulador, no aumento da eficiência de modulação, largura de banda e frequência. Inicialmente, a resposta em frequência e os modos acústicos de ressonância de um modulador acusto-óptico de baixa frequência (f < 1,2 MHz), são investigados numericamente usando o método dos elementos finitos. Posteriormente, também é investigada numericamente a interação de ondas acústicas longitudinais e FBGs em SCFs. Os parâmetros geométricos das fibras são variados e as propriedades da rede são simuladas por meio do método dos elementos finitos e o método da matriz de transferência. O estudo indica que os furos de ar que compõem a SCF causam uma redução significativa da quantidade de sílica na secção transversal da fibra, aumentando a interação acusto-óptica no núcleo. Modulação experimental da refletividade de FBGs gravadas em duas SCFs diferentes indica evidências do aumento dessa interação. Além disso, um método para induzir acusticamente uma mudança de fase dinâmica em uma FBG com gorjeio, empregando um projeto aperfeiçoado de modulador é mostrado. Posteriormente, uma combinação deste modulador e uma FBG gravada em uma SCF com três furos de ar é aplicada para modular um laser mode-locked em fibra dopada com itérbio. Para melhorar o projeto do modulador para futuras aplicações, outros dois dispositivos distintos são investigados visando aumentar a interação acusto-óptica, a largura de banda e a frequência (f > 10 MHz). Uma modulação forte de refletividade foi obtida para um modulador baseado em uma fibra com diâmetro reduzido. Além disso, um aumento da largura de banda de modulação (320 pm) foi obtido com um modulador baseado na interação de uma rede de período longo radial (RLPG) e uma FBG gravada em uma fibra convencional. Em resumo, os resultados mostram uma redução considerável do comprimento da rede/fibra e do tamanho do modulador, indicando possibilidades de dispositivos acusto-ópticos mais rápidos e compactos em fibra. Além disso, o aumento da eficiência de interação, da largura de banda modulada e da frequência, pode ser útil para reduzir a largura do pulso de lasers mode-locked totalmente em fibra, assim como, para outros dispositivos que requerem o controle da luz em fibras ópticas usando ondas acústicas sintonizáveis eletricamente. / This thesis aims to investigate the interaction of acoustic waves and fiber Bragg gratings (FBGs) in standard and suspended-core fibers (SCFs), to evaluate the influence of the fiber, grating and modulator design on the increase of the modulation efficiency, bandwidth and frequency. Initially, the frequency response and the resonant acoustic modes of a low frequency acousto-optic modulator (f < 1.2 MHz) are numerically investigated by using the finite element method. Later, the interaction of longitudinal acoustic waves and FBGs in SCFs is also numerically investigated. The fiber geometric parameters are varied and the strain and grating properties are simulated by means of the finite element method and the transfer matrix method. The study indicates that the air holes composing the SCF cause a significant reduction of the amount of silica in the fiber cross section increasing acousto-optic interaction in the core. Experimental modulation of the reflectivity of FBGs inscribed in two distinct SCFs indicates evidences of this increased interaction. Besides, a method to acoustically induce a dynamic phase-shift in a chirped FBG employing an optimized design of modulator is shown. Afterwards, a combination of this modulator and a FBG inscribed in a three air holes SCF is applied to mode-lock an ytterbium doped fiber laser. To improve the modulator design for future applications, two other distinct devices are investigated to increase the acousto-optic interaction, bandwidth and frequency (f > 10 MHz). A high reflectivity modulation has been achieved for a modulator based on a tapered fiber. Moreover, an increased modulated bandwidth (320 pm) has been obtained for a modulator based on interaction of a radial long period grating (RLPG) and a FBG inscribed in a standard fiber. In summary, the results show a considerable reduction of the grating/fiber length and the modulator size, indicating possibilities for compact and faster acousto-optic fiber devices. Additionally, the increased interaction efficiency, modulated bandwidth and frequency can be useful to shorten the pulse width of future all-fiber mode-locked fiber lasers, as well, to other photonic devices which require the control of the light in optical fibers by electrically tunable acoustic waves.

ANEEL; FINEP; CAPES; CNPQ; Fundação Araucária / Neste trabalho é apresentada uma aplicação de sensores à fibra ótica baseados em redes de Bragg encapsulados em compósito de resina polimérica com reforço de fibra de vidro. Foram avaliadas três resinas epóxi comerciais. O objetivo do trabalho é caracterizar os compósitos e investigar a viabilidade de embeber sensores a fibra ótica, baseados em redes de Bragg em fibras óticas em compósito epóxi. Na caracterização das amostras, foram realizados: Ensaios para avaliar a tensão residual após a cura das amostras. Nos ensaios, foram utilizados sensores FBGs incrustados no compósito. Ensaios para avaliar a temperatura de transição vítrea através da técnica Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Ensaios de tração axial e flexão simples utilizando máquina de teste universal e ensaios para avaliar o comportamento do compósito quando sujeito a uma carga fixa e temperatura variando de 20 °C até a temperatura limite da transição vítrea do compósito. Os resultados mostram um elevado grau de integração das FBGs no compósito epóxi. Um dos resultados é promissor para aplicações em um gerador de alta potência e em ambientes hostis com temperatura de trabalho até 127 °C. / This work presents an application of optical fiber sensors based on Bragg gratings encapsulated in polymeric composite resin with glass fiber reinforcement. Three commercial epoxy resins were evaluated. The main objective of the study is to characterize the composites and investigate the feasibility of embedding the optical fiber sensors based on Bragg gratings in epoxy composite. In the characterization of the samples tensile tests were performed to evaluate the residual stress after the curing process. The residual stress was investigated by mains of a FBG sensor embedded in the composite. Additionally, tests were conducted to evaluate the glass transition temperature by DSC technique. The values of the axial tensile and simple flexural stress were investigated using a universal testing machine. In addition, tests were performed for evaluating the composite behavior when subjected to a fixed load and variable temperature ranging from 20 °C to the temperature limit of the glass transition of the composite. The results show a high level of integration of the FBGs with the epoxy composite. One of the results is promising for applications in a high power generator and in hostile environments working at temperatures up to 127 °C. / 5000

CAPES / Este trabalho tem como objetivo principal a proposição de um sistema híbrido baseado em Computação Natural que seja capaz de solucionar, de forma eficiente, diferentes instâncias do problema de Despacho Econômico de Energia Elétrica com efeito de ponto de válvula. Para isso está sendo proposta uma abordagem baseada em um Algoritmo Cultural, o qual tem como espaço populacional um Algoritmo Imunológico Artificial. No espaço de crenças são utilizados quatro tipos de conhecimentos: situacional, normativo, topográfico e histórico. Nos protocolos de comunicação, a função de aceitação e dinâmica e a função de influência e baseada em um Sistema de Inferência Fuzzy, o qual define o possível percentual de aplicação de cada um dos conhecimentos. Para avaliar o paradigma proposto são utilizadas três instâncias do problema do Despacho Econômico de Energia Elétrica. Os resultados mostram que a introdução de um Sistema de Inferência Fuzzy, auxiliando a decisão do tipo de conhecimento a ser aplicado, pode trazer benefícios nos resultados. Na comparação com os resultados reportados na literatura, observa-se que a abordagem, apesar de não ter seus parâmetros otimizados para cada caso, e competitiva com os algoritmos do estado-da-arte. / The main objective of this work is the proposal of a hybrid system based on Natural Computing approaches, which is capable of efficiently solving different instances of the Economic Load Dispatch problem of electrical energy with valve-point effect. For this purpose it is developed a new approach based on Cultural Algorithm, which has as its population space an Artificial Immune System. In the belief space, we use four knowledge types: situational, normative, topographical and historical. In the communication protocols, the acceptance function is dynamic and the principal influence function is based on a Fuzzy Inference System which defines the probable percentage of application of each knowledge type. Three instances of the Economic Load Dispatch with Non-smooth Cost Functions problem are used to evaluate the proposed paradigm. The results show that the introduction of fuzzy systems to support the decision of which type of knowledge must be applied can bring benefits to the obtained results. Although its parameters were not optimized for each case of study, the proposed algorithm performed likewise the state-of-the-art algorithms.

CAPES / A acupuntura LASER (LA) é uma técnica da área de saúde que aplica LASER de baixa intensidade em pontos de acupuntura, sendo capaz de produzir uma ação biológica que resulta em efeitos bioquímicos, bioelétricos e bioenergéticos nas células. E36 (Zusanli) é um ponto da acupuntura comumente usado para tratamento de várias alterações patológicas, tais como inflamação, dor aguda e desordens gastrointestinais. Objetivo: Investigar os possíveis mecanismos de ação da LA no acuponto E36 (Zusanli) nas atividades anti-inflamatória e antinociceptiva em modelos agudos e crônicos em camundongos. Método: Os animais foram tratados com LA (830 nm, 4 J/cm2 e 30 mW) no ponto de acupuntura E36. O experimento utilizado para avaliar a ação anti-inflamatória da LA foi o de inflamação aguda induzida pela carragenina no modelo do edema de pata, o qual foi avaliado por micrometria e termografia infravermelha. Depois disso, os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS), hidroperóxidos lipídicos (LOOH) e glutationa reduzida (GSH) foram quantificados. Em outro conjunto de experimentos, o edema da pata foi induzido por bradicinina (BK), histamina (HIST) e prostaglandina E2 (PGE2). A nocicepção foi avaliada pela indução química (glutamato, capsaicina e cinamaldeído). Também foi avaliada a alodínia mecânica no modelo de dor neuropática pelo modelo de Ligadura Parcial do Nervo Ciático (LPNC) e de inflamação crônica induzida pelo Complexo Adjuvante Freund (CFA). Os sistemas muscarínicos, adrenérgicos α1 e α2 e adenosinérgicos foram avaliados após o tratamento com LA no acuponto E36, no pré-tratamento utilizando atropina, prazosina, ioimbina e cafeína, verificado no modelo do glutamato. Resultados: A LA no acuponto E36 inibiu significativamente a formação de edema durante 4 h e reduziu a temperatura da pata em 10%, após a injeção de carragenina. Além disso, a LA também reduziu os níveis de ROS (55%) e LOOH (50%); no entanto, não alterou os níveis de GSH. A aplicação do LA reduziu o edema da pata induzido por BK (30 min: 6%, 60 min: 7%), HIST (30 min: 11%) e de PGE2 (90 min: 10%, 120 min: 16%). No acuponto E36, a LA reduziu a nocicepção induzida pelo glutamato, capsaicina e cinamaldeído com inibição de 44%, 53% e 80%, respectivamente. Uma única aplicação inibiu a ação nociceptiva nos modelos do LPNC e CFA. Em longo prazo, o tratamento com LA, uma vez ao dia, também reduziu a alodínia mecânica durante oito dias de aplicação. Os sistemas muscarínicos, adrenérgicos α2 e adenosinérgicos parecem estar ligados ao efeito da estimulação da LA no acuponto E36, pois a redução do comportamento nociceptivo foi revertido pelos antagonistas utilizados, quando verificado no modelo do glutamato. Porém, o efeito antinociceptivo da LA não foi influenciado pelo antagonista do receptor α1 adrenérgico. Conclusão: Os resultados sugerem uma importante atividade antinociceptiva e anti-inflamatória da LA no acuponto E36 em modelos experimentais de nocicepção e inflamação agudo e crônico em camundongos, por meio dos sistemas muscarínicos, adrenérgicos α2 e adenosinérgicos. / LASER acupuncture (LA) is a health care technique in which Low-intensity LASER is yielded in acupuncture points to produce a biological action in order to induce biochemical, bioenergetic and bioelectrical effects in cells. ST36 (Zusanli) is acupuncture point commonly used for treating various pathological changes, such as inflammation, acute pain and gastrointestinal disorders. Objective: To investigate the possible mechanisms of action of LA in ST36 (Zusanli) acupoint on the anti-inflammatory and antinociceptive activities in acute and chronic models in mice. Method: Animals were treated with LA (830 nm, 4 J/cm2, 30 mW) in ST36 acupuncture point. The experiment used to assess the anti-inflammatory action of LA was the model of acute inflammation induced by carrageenan in the rat paw edema model, which was evaluated by micrometry and infrared thermography. After that, the levels of reactive oxygen species (ROS), lipid hydroperoxide (LOOH) and reduced glutathione (GSH) were quantified. In another set of experiments, paw edema was induced by bradykinin (BK), histamine (HIST) and prostaglandin E2 (PGE2). Nociception was evaluated by chemical induction (glutamate, capsaicin and cinnamaldehyde). It was also evaluated the mechanical allodynia in models of neuropathic pain, applying the Partial Sciatic Nerve Ligation model (PSNL) and chronic inflammation by means of Complete Freund's Adjuvant (CFA). Muscarinic, adrenergic α1 and α2 and adenosinergic systems were assessed after treatment of LA in ST36 acupoint with pre-treatment using atropine, prazosin, yombina and caffeine, found in glutamate model. Results: LA in acupoint ST36 significantly inhibited edema formation during 4 h after carrageenan injection in the paw and reduced the temperature by 10%. Moreover, LA also reduced the levels of ROS (55%) and LOOH (50%), however, did not alter levels of GSH. The application of LA reduced paw edema induced by BK (30 min 6%, 60 min: 7%), HIST (30 min: 11%) and PGE2 (90 min: 10%, 120 min: 16%). LA in ST36 acupoint reduced the nociception induced by glutamate, capsaicin and cinnamaldehyde with inhibition of 44%, 53% and 80%, respectively. A single application inhibited the response of mechanical allodynia in models of PSNL and CFA. The long-term treatment with LA, once a day, also reduced mechanical allodynia for eight days of application. Muscarinic, adrenergic α2 and adenosinergic systems appear to be linked to the effect of stimulation of the ST36 acupoint in LA, since reducing the nociceptive behavior was reversed by antagonists used when checked in glutamate model. However, the analgesic effect of LA was not influenced by antagonist α1 adrenergic receptor. Conclusion: The results suggest an important antinociceptive and anti-inflammatory activity of LA in ST36 acupoint in experimental models of nociception and acute and chronic inflammation in mice by means of muscarinic systems, adrenergic α2 and adenosinergic.

CAPES / Esse trabalho tem como objetivo geral o estudo e integração de vários sensores na caracterização de depósitos sedimentares. As técnicas correntes de análise sedimentar são tipicamente caracterizadas por análises descritivas in situ e por técnicas laboratoriais \textit{a posteriori}. Em alguns casos, algumas respostas obtidas em laboratório não podem ser explicadas pela descrição realizada in situ, resultando em falsos positivos e até na necessidade de novas coletas. Um sistema que integre sensores e técnicas para análises sedimentares in situ serve como uma ferramenta de auxílio, onde a resposta fornecida pelo analisador sedimentológico independe do pesquisador que utilizará o equipamento. Além disso, os resultados serão fornecidos no momento da coleta e qualquer resultado fora da normalidade poderá ser comparado com uma nova análise no mesmo instante. O sistema de aquisição desenvolvido integra as respostas de sensores acústicos, elétricos e térmicos. Os sensores são montados numa placa de fibra de vidro e as placas são inseridas no depósito sedimentar. Uma primeira análise consiste em avaliar a resposta acústica. Nessa técnica duas placas sensoras separadas por uma determinada distância são utilizadas, onde um sinal elétrico é utilizado para geração do sinal acústico numa placa e é realizada a leitura do sinal acústico na outra placa sensora. A mesma proposta foi replicada para um sistema de eletrodos para avaliar a impedância elétrica do depósito sedimentar. Além disso, são utilizados sensores capacitivos para avaliar a variação da impedância em função das características do depósito sedimentar. Uma outra técnica empregada avalia a resposta térmica. Nesse caso, um conjunto de resistores são utilizados para aquecer o depósito sedimentar e um conjunto de termistores são utilizados para avaliar a variação térmica nas próximidades dos sensores. Nesse trabalho foram realizados testes para verificar a variação dos sensores utilizados nas situações limites de baixo e elevado grau de saturação de água nos depósitos sedimentares. Com base nos testes realizados, o sistema permite medir o grau de saturação de água em função das respostas elétrica e térmica. Nos ensaios de laboratório foram observadas grandes variações para diferentes tipos de solo, podendo ser utilizado na classificação de solos. Além disso, o sistema desenvolvido apresentou mostrou aplicabilidade no monitoramento ambiental, podendo ser utilizado na avaliação espaço-temporal da irradiação solar, temperatura e umidade do solo. / This work describes overall integration of various sensors and geotechnical characterization of sediments. The techniques of analysis are typically characterized by in situ descriptions and laboratory techniques. Sometimes, laboratory responses cannot be explained by descriptions performed in situ, resulting in false positives and the necessity of new measurements. The proposal of a system that integrates sensors and geotechnical analysis in situ provides a better response due to results independent of researcher. Furthermore, the results will be provided in real time and some measurements errors can be easily detected. In this work, the developed system integrates responses of acoustic, electrical, and thermal sensors. The sensors were built in a plate of fiberglass and they are inserted into sediments. A first proposal is the evaluation of acoustic response. In this situation, two sensing plates separated by a given distance is used, where an electric signal is used to generates an acoustic signal and a piezoelectric crystal in the other sensor plate is used to detected received signal. The same setup was employed in a set of electrodes, where an electrical signal is applied into two electrodes arranged in two separate plates and the electrical impedance response is evaluated . Besides that, capacitive sensors are inserted into sediments to measure electrical impedance as a function of the characteristics of sedimentary deposit. Other developed system evaluates the thermal response. In this sensor, a set of resistors is used to heat the sediments and a set of thermistors is used to measure temperature variation. In this work, some tests were performed to evaluate the varition of sensors in situations of low and high degree of water saturation. In addition, it is presented the developed instrumentation. Based on the tests performed, developed system allows the measurement of water saturation based on the electrical and thermal responses. Besides that, laboratory tests show variations for different types of soil, where it can be used for soil classification. Furthermore, the system can be used in environmental monitoring, where solar irradiation, temperature, and soil moisture data can be evaluated.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um estimulador galvânico vestibular para ser usado em experimentos de imageamento por ressonância magnética funcional (fMRI). Em experiências de fMRI é necessário a produção de estímulos somatossensoriais no paciente. Os estímulos devem ser sincronizados com a sequência de pulsos da fMRI. O estimulador foi dividido em circuitos analógicos (colocados dentro da sala do magneto) e circuitos digitais (sala de comando do sistema de MRI). A comunicação entre os circuitos é feita através de fibra óptica. Experimentos de fMRI realizados com voluntários demonstraram que o estimulador proposto é capaz de manter a sincronização com sistema de fMRI e pode ser usado para localizar as áreas do cérebro que são ativados pelo sistema vestibular. / This work presents the development of a galvanic vestibular stimulator to be used in functional magnetic resonance imaging experiments (fMRI). In fMRI experiments it is required the production of somatosensory stimuli in the patient must be sincronized with the fMRI pulse sequence. The stimulator circuits were divided in analog circuits (placed within the magnet room) and digital circuits (placed in the MRI command room). The communication between the circuits is made through optical fiber. fMRI experiments performed with volunteers demonstrated that the proposed stimulator is able to keep the sincronization with the MRI system and can be used to locate the brain areas that are activated by the vestibular system.

ANP; FINEP / Este trabalho apresenta um estudo sobre o emprego de redes de período longo como transdutores aplicados ao setor petroquímico. Resultados são apresentados ilustrando as fases envolvidas na produção, caracterização, encapsulação e aplicação das redes de período longo. Utilizando o método de gravação ponto-a-ponto e luz ultravioleta, foram produzidas três redes de período longo. Foi proposta uma metodologia para encapsulação de redes capaz de agregar robustez e versatilidade ao sistema de medição. A rede encapsulada foi aplicada na análise de misturas de combustíveis e solventes. Foi observado que a sensibilidade da rede ao índice de refração externo não foi prejudicada pela encapsulação e que, além da proteção adicional contra danos externos, a reprodutibilidade da rede foi melhorada consideravelmente. Para as amostras empregadas, a melhoria na reprodutibilidade apresentou valores entre 40 % e 78 %. Finalmente, o desempenho da rede encapsulada foi verificado para análise da concentração de etanol em uma mistura etanol-água. Foi observado que a resposta da rede à concentração de etanol é não-linear e possui uma região de ambiguidade para amostras com concentração de etanol entre 60 % e 100 %. Para solucionar o problema da ambiguidade e determinar a concentração de etanol em misturas etanol-água, foram propostos quatro métodos baseados em redes neurais artificiais e sistemas fuzzy. O método com o melhor desempenho foi construído baseado em redes neurais artificiais e implementado de forma a correlacionar a resposta da LPG com a velocidade do som obtida para amostras com diferentes concentrações de etanol. O desvio máximo observado entre o valor da concentração de etanol em uma amostra em relação ao valor fornecido pela rede neural artificial foi de apenas 0,55%, com erro médio quadrático de 0,13%. / This work shows the applicability of long period gratings as transducers in the petrochemical industry. Results are presented in order to illustrate the phases involved in the fabrication, characterization, encapsulation and application of the long period gratings. Three long period gratings were produced using the point-by-point technique based on the ultraviolet irradiation. An encapsulation methodology was proposed to improve the long period grating robustness and versatility. The encapsulated long period grating was applied to the fuel blends and solvents analysis. It was shown that the optical fiber device sensitivity for changes in the external refractive index is not affected by the encapsulation. In addition to the extra protection to external damages added by the encapsulation, the device reproducibility was considerably improved. For the employed samples this improvements range from 40 % to 78 %. Finally the transducer performance was assessed in the analysis of ethanol concentration in ethanol-water mixture. It was found that the long period grating response to the ethanol concentration is non-linear and presents an ambiguous behavior to samples with ethanol concentration ranging from 60 % to 100 %. Four different methods based on artificial neural networks and fuzzy inference systems were proposed to determine the ethanol concentration in ethanol-water mixtures. The method with the best performance was based on artificial neural networks, and implemented in order to correlate the LPG response with the sample’s sound velocity obtained to samples with different ethanol concentration. The maximum deviation observed between the sample’s ethanol concentration and the value provided by the artificial neural network was 0,55%, with mean squared error of 0.13 %.