Orientador: José Alberto Giacometti / Banca: Neri Alves / Banca: Margarida Juri Saeki / Banca: Antonio José Felix de Carvalho / Banca: Luis Humberto da Cunha Andrade / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Apresentam-se medidas de espectroscopia de impedância elétrica, na faixa de frequência de 0,1 mHz a 10 MHZ, obtidas com a solução de KC1 em diferentes concentrações e com a mistura de etanol e água variando-se a porcentagem. Foram utilizados capacitores de placas paralelas e com eletrodos interdigitados. Os principais resultados experimentais obtidos com as soluções e as misturas, para o capacitor de placas paralelas, mostraram a existência de dois picos na curva da impedância imaginária em função da frequêcia: o da região de alta frequencia (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de mHz) que ainda não era conhecido na literatura. Nas medidas com a mistura de etanol/água usando capacitor com eletrodos interdigitados não foi observado o pico na região de baixa frequência. Os resultados experimentais foram interpretados usando-se circuitos equivalentes com o elemento de impedância de Cole-Cole (para representar a formação da dupla camada de cargas junto ao eletrodo) em série com o circuito RC em paralelo (para representar o volume da solução). O circuito com o elemento de Cole-Cole permitiu determinar com sucesso a mobilidade dos íons da solução e a espessura da dupla camada de cargas. O mesmo circuito foi usado para analisar os resultados da mistura de etanol e água obtendo-se grandezas adequadas para o volume da mistura, mas a espessura da dupla camada foi muito maior que o valor esperado. As medidas realizadas com o capacitor de eletrodos interditados para mistura de etanol/água foram analisadas substituindo-se o elemento de Cole-Cole pelo elemento CPE. Os resultados foram de grande importância para compreensão dos fenômenos físicos em sensores capacitivos e há um grande interesse do uso destes sensores para analisar a qualidade do etanol combustível. / Abstract: Electric impedance spectroscopy was employed to investigate ionic solutions of potassium chloride and mistures of ethanol-water in the frequency range from 0,1 mHz to 10 MHz. Experimental results obtained for the solutions and mixtures with a capacitor with parallel plates showed two peaks in imaginary impedance curves: one at high-frequency (at MHz range) and the other at low-frequency (mHz range). Such low-frequency peak was not observed in measurements performed with ethanol-water mixtures using an interdigitated capacitor. Impedance curves were analyzed employing equivalent circuits containing linear and non-linear impedance elements. A parallel RC circuit was used to represent the volume of the ionic solution and of the ethanol-water mixture. The Cole-Cole element, connected in series with the RC circuit, was used to represent the double layer of charges near the electrode. The equivalent circuit allowed us to obtain the mobility of the ions in the ionic solution and the thickness of the double layer. The same circuit was also used to analyze the results obtained for the ethanol-water mixtures giving a good description of the bulk properties but the thickness of the double layer was much larger than the expected one. Results of the measurements performed with the interdigitated capacitor for the ethanol-water mixtures were analyzed employing a circuit containing a constant-phase distribution element instead of the Cole-Cole one. Results presented here are of large importance for the comprehension of the physical-chemical phenomenona in capacitive sensors that have great interest to analyze the quality of the ethanol fuel. / Doutor

El presente trabajo de tesis consiste en el diseño de un circuito integrado CMOS que varía la impedancia del receptor de un enlace inductivo para una interface neuronal implantada con el fin de generar una variación de voltaje en el circuito emisor de esta. Este diseño se basó básicamente en la conmutación de valores de condensadores para generar la variación de voltaje en el emisor mediante la activación o desactivación de transistores los cuales funcionan como llave. A la entrada de estos transistores se implantaron unos buffer, los cuales mejoran la transición de voltaje y los tiempos de propagación de las señales. Se realizó el diseño del esquemático del circuito así como el diseño del layout mediante el software EDA (ElectronicDesignAutomation) CADENCE. El esquemático fue desarrollado considerando dispositivos de la tecnología denominada AMS0.35. Esta tecnología pertenece a la compañía AMS y permite la fabricación de transistores MOSFET con canales de 350 nm de longitud mínima. Para la elaboración del layout se utilizó la herramienta Layout XL de Cadence y se utilizó la herramienta ASSURA para validar cada uno de los bloques. En el diseño de los layout se corroboro el uso de las reglas de diseño con la herramienta DRC (Design Rule Check), la equivalencia entre el esquemático y el layout con la herramienta LVS (Layout Versus Schematic) y finalmente la extracción de elementos parásitos usando la herramienta Assura QRC. Se convalido el funcionamiento del circuito y el cumplimiento de los requerimientos mediante simulaciones. Los resultados más destacables son los de potencia en el cual obtuvimos un valor de 167.2uW, juntos con los resultados de modulación teniendo 4 bits o 16 números para realizar la conmutación y así poder tener 16 amplitudes diferentes en el emisor, los tiempos de propagación obtenidos de 618.5ps y 660ps.El área total del circuito modulador fue de 0.0942mm2. / Tesis

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-16Bitstream added on 2014-06-13T18:50:17Z : No. of bitstreams: 1 benites_ta_me_araiq_parcial.pdf: 365660 bytes, checksum: 563ff4de53643caf527ab2319e2ffd76 (MD5) Bitstreams deleted on 2014-11-14T12:17:01Z: benites_ta_me_araiq_parcial.pdf,Bitstream added on 2014-11-14T12:17:46Z : No. of bitstreams: 1 000721769.pdf: 1532537 bytes, checksum: 1f1f903eabe42a2227cf65971f622a31 (MD5) / O estudo das propriedades dielétricas das monocamadas automontadas de alcanotióis sobre o ouro (SAMs) é importante no campo da biotecnologia, já que essas camadas proporcionam uma estrutura fundamental na construção dos eletrodos quimicamente modificados, com sua principal aplicação na confecção dos biossensores. A análise das propriedades de bloqueio pelas SAMs é frequentemente feita por meio de técnicas eletroquímicas e de resposta em frequência, pois são extremamente eficazes no entendimento das características físico-químicas interfaciais de modificação desses filmes, além de apresentarem praticidade e velocidade de realização. Uma forma bastante apropriada de analisar a capacidade dielétrica das SAMs é quantificando a velocidade de transferência eletrônica frente a uma espécie eletroativa. Nesse trabalho foram caracterizadas monocamadas de diferentes espessuras em um meio com espécie eletroativa em concentrações variadas, a partir do cálculo da constante de transferência heterogênea de elétrons, feitas pelas metodologias propostas por diferentes autores e por uma metodologia inédita que será detalhada no corpo do trabalho / The study of the dielectric properties of self-assembled monolayers of alkanethiols on gold (SAMs) is of paramount importance to biotechnology, as these layers provide a fundamental structure in the construction of chemically modified electrodes, with its main application in fabrication of biosensors. The analysis of the blocking properties of SAMs is often done by electroanalytical techniques and frequency response, as they are extremely effective in understanding the physico-chemical interfacial modification of these films, and offer convenience and speed of execution. A very appropriate manner of evaluating the blocking ability of SAMs is quantifying dielectric constant and the heterogeneous electron transfer rate across from one electroactive species in solution. In this study monolayers of different thicknesses were characterized in a medium with electroactive species in different concentrations to calculate of the heterogeneous electron transfer constant by classical methods which were compared with a new methodology detailed in the present work

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-19Bitstream added on 2014-06-13T20:21:45Z : No. of bitstreams: 1 teruya_my_dr_bauru_prot.pdf: 1555610 bytes, checksum: 4e72f9966f56b27de35a9185bc4d9f95 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Apresentam-se medidas de espectroscopia de impedância elétrica, na faixa de frequência de 0,1 mHz a 10 MHZ, obtidas com a solução de KC1 em diferentes concentrações e com a mistura de etanol e água variando-se a porcentagem. Foram utilizados capacitores de placas paralelas e com eletrodos interdigitados. Os principais resultados experimentais obtidos com as soluções e as misturas, para o capacitor de placas paralelas, mostraram a existência de dois picos na curva da impedância imaginária em função da frequêcia: o da região de alta frequencia (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de MHz) e outro na região de baixa frequência (região de mHz) que ainda não era conhecido na literatura. Nas medidas com a mistura de etanol/água usando capacitor com eletrodos interdigitados não foi observado o pico na região de baixa frequência. Os resultados experimentais foram interpretados usando-se circuitos equivalentes com o elemento de impedância de Cole-Cole (para representar a formação da dupla camada de cargas junto ao eletrodo) em série com o circuito RC em paralelo (para representar o volume da solução). O circuito com o elemento de Cole-Cole permitiu determinar com sucesso a mobilidade dos íons da solução e a espessura da dupla camada de cargas. O mesmo circuito foi usado para analisar os resultados da mistura de etanol e água obtendo-se grandezas adequadas para o volume da mistura, mas a espessura da dupla camada foi muito maior que o valor esperado. As medidas realizadas com o capacitor de eletrodos interditados para mistura de etanol/água foram analisadas substituindo-se o elemento de Cole-Cole pelo elemento CPE. Os resultados foram de grande importância para compreensão dos fenômenos físicos em sensores capacitivos e há um grande interesse do uso destes sensores para analisar a qualidade do etanol combustível. / Electric impedance spectroscopy was employed to investigate ionic solutions of potassium chloride and mistures of ethanol-water in the frequency range from 0,1 mHz to 10 MHz. Experimental results obtained for the solutions and mixtures with a capacitor with parallel plates showed two peaks in imaginary impedance curves: one at high-frequency (at MHz range) and the other at low-frequency (mHz range). Such low-frequency peak was not observed in measurements performed with ethanol-water mixtures using an interdigitated capacitor. Impedance curves were analyzed employing equivalent circuits containing linear and non-linear impedance elements. A parallel RC circuit was used to represent the volume of the ionic solution and of the ethanol-water mixture. The Cole-Cole element, connected in series with the RC circuit, was used to represent the double layer of charges near the electrode. The equivalent circuit allowed us to obtain the mobility of the ions in the ionic solution and the thickness of the double layer. The same circuit was also used to analyze the results obtained for the ethanol-water mixtures giving a good description of the bulk properties but the thickness of the double layer was much larger than the expected one. Results of the measurements performed with the interdigitated capacitor for the ethanol-water mixtures were analyzed employing a circuit containing a constant-phase distribution element instead of the Cole-Cole one. Results presented here are of large importance for the comprehension of the physical-chemical phenomenona in capacitive sensors that have great interest to analyze the quality of the ethanol fuel.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324662.pdf: 5228479 bytes, checksum: 2b26169526763f5792c3b33348a61b50 (MD5) Previous issue date: 2013

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / En la actualidad, es cada vez más importante el rol que juegan las baterías de ion-litio en el mundo. Desde dispositivos tan pequeños como relojes inteligentes hasta grandes bancos de baterías en autos eléctricos, estos acumuladores de energía son muchas veces indispensables en diversas labores. Por esta razón, es que conocer el estado de carga y el estado de salud de las baterías es de gran relevancia. El objetivo de este trabajo es determinar un indicador del estado de salud de una batería de ion-litio, basado en el análisis de la evolución de la impedancia interna de la batería en el proceso de degradación, y además estudiar una nueva definición del término de la vida útil de una batería de ion-litio, considerando el incremento en la ineficiencia relacionado al efecto joule, por el aumento de la parte real de la impedancia interna en la degradación. La metodología aplicada consiste en un ciclado de una batería de ion-litio con un protocolo de descarga basado en la combinación de ciclos a 1C y 2C. El ciclado es realizado en una cámara de temperatura a 25ºC. Mediciones de espectroscopía de impedancia electroquímica son realizadas cada 20 ciclos, con la batería en reposo y cargada en un 100% del SoC, con el fin de conocer la evolución de la impedancia interna a medida que la batería se degrada. Luego de 770 ciclos, la batería presenta una degradación cercana al 25%, la resistencia interna presenta un incremento de 25% y 60% para mediciones realizadas en un 70% y 30% del SoC nominal de la batería. Además del análisis realizado con PCA y PLSR sobre los parámetros ajustados de un modelo de circuito equivalente y las frecuencias de excitación de las mediciones de impedancia, es posible obtener un modelo lineal basado en 3 parámetros del modelo de circuito equivalente, que estime el SoH, con un coeficiente de determinación de 0.9794. Para el caso de frecuencias de excitación, el modelo basado en las frecuencias 191[Hz] y 256[Hz], se obtiene un coeficiente de 0.8925, mientras que para el modelo basado en las frecuencias 1.89[Hz] y 2.62[Hz], se obtiene un coeficiente de 0.9476. Por otra parte, se tiene que a pesar de que la generación de calor no aumenta de forma considerable en la degradación, la evolución de la proporción de calor generado en el tiempo, sí aumenta de forma notable, debido a que los ciclos presentan una menor duración. Como consecuencia de esto, la batería experimenta un aumento en la temperatura según la ventilación que posea. Se concluye que se pueden obtener indicadores del estado de salud con un buen desempeño, tanto basados en frecuencias, como en un modelo de circuito equivalente. Además se establece la proporción de calor generado en el tiempo, como métrica para la definición del término de la vida útil de una batería de ion-litio.

Las propiedades eléctricas pasivas del tejido cardiaco tienen un papel importante en determinar la propagación del impulso eléctrico a través del miocardio normal y patológico. La medida de la impedancia eléctrica miocárdica es usada para evaluar el papel de los cambios de la propiedades eléctricas pasivas cardiacas en la arritmogénesis y en los cambios del segmento ST durante la isquemia miocárdica. La isquemia aguda aumenta la resistividad y el ángulo de fase al cabo de aproximadamente 30 minutos de oclusión coronaria; ambas magnitudes alcanzan un plató después de 1 hora de isquemia. La cicatriz del infarto de miocardio se caracteriza por tener una resistividad aproximadamente un 50% menor que el tejido normal, y un ángulo de fase cercano a cero. Además, ambas magnitudes muestran una falta de dependencia en frecuencia en el rango de 1 kHz a 1MHz. La incidencia máxima de arritmias ventriculares de la fase Ib coincide temporalmente con el incremento abrupto de resistividad y ángulo de fase tisular. Además, el precondicionamiento miocárdico retrasa la pendiente máxima del incremento de ambas magnitudes paralelamente con el pico de arritmias de la fase Ib. En cambio, el aumento de la resistividad miocárdica no se asocia con una disminución de la elevación del segmento ST epicárdico. Sin embargo, la baja resistividad del tejido infartado es responsable de favorecer la transmisión de pulsos de corriente aplicados a través del tejido necrótico, y esto reafirma la hipótesis de que durante la isquemia preinfarto, la elevación del segmento ST de electrodos epicárdicos en tejido infartado carente de células viables, es por transmisión eléctrica pasiva de corrientes de lesión generadas en la zona limítrofe del tejido isquémico y normal. Finalmente, la medida de la impedancia eléctrica con un catéter percutáneo intracavitario de contacto permite diferenciar áreas de infarto transmural del tejido normal gracias a su espectro de impedancia particular. / The passive electrical properties of cardiac tissue play a major role in determining the propagation of the electrical impulse across the myocardium in both normal and pathologic conditions. Measurement of whole tissue electrical impedance is used to asses the role of the changes in cardiac passive electrical properties in arrhythmogenesis and ST segment changes during myocardial ischemia. Acute ischemia increases both resistivity and phase angle after approximately 30 minutes of coronary occlusion, and both reach plateau values after 1 hour of ischemia. Healed infarcted myocardium is characterized by an approximately 50% lower than normal resistivity and close to zero phase angle value. Furthermore, both variables depict a lack of frequency response in the 1 kHz to 1 MHz range. The peak incidence of phase Ib ventricular arrhythmias temporally coincides with the sharp increase of tissue resistivity and phase angle. Furthermore, myocardial preconditioning delays the maximum slope of the increase of both magnitudes as well as the peak of phase Ib arrhythmias in a parallel manner. In contrast, a rise in tissue resistivity is not accompanied by a decrease in epicardial ST segment elevation. However, the low resistivity of the infarcted tissue is responsible for the enhanced transmission of current pulses applied across the necrotic myocardium, which supports the hypothesis that during periinfarction ischemia the ST segment elevation measured in epicardial electrodes overlying infarcted tissue devoid of viable cells, is by passive electrical transmission of injury currents that are generated in the border of the ischemic and normal tissue. Finally, measurement of myocardial impedance with a contact intracavitary percutaneous catheter permits differentiation of areas of transmural infarction from normal tissue by their particular impedance spectrum.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:42:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 293196.pdf: 15781075 bytes, checksum: 17ba56064d4daee8d5890a3f048bc3dd (MD5) / A medição in situ da impedância acústica possui uma série de vantagens em relação à medição da impedância em tubo de impedância e à medição do coeficiente de absorção em câmara reverberante. Entre essas vantagens, destacam-se o fato de a medição in situ ser um método não destrutivo e que leva em conta condições realistas de montagem da amostra, os efeitos de acúmulo de sujeira e a não necessidade de um ambiente especial para a medição. Entre os métodos de medição in situ mais comumente usados, destaca-se a técnica baseada na medição da função de transferência entre dois microfones (PP), posicionados próximos à amostra. As principais desvantagens desse método são suas limitações em baixas e altas frequências, devido à distância finita entre os microfones. A sonda PU, que integra um sensor de pressão (microfone) e um de velocidade de partícula não sofre essa limitação já que os dois sensores ocupam aproximadamente a mesma posição no espaço. A medição in situ requer, no entanto, devido à complexidade física do problema, a modelagem precisa do campo acústico em frente à amostra que se deseja caracterizar, especialmente porque em aplicações típicas a fonte sonora e a sonda PU estão próximas uma da outra e não se pode considerar que o campo acústico seja composto por ondas planas. A influência do algoritmo de dedução da impedância de superfície é a primeira fronteira explorada neste trabalho. A partir da escolha do melhor método de dedução da impedância de superfície, uma estimativa da incerteza de medição foi feita através do método de Monte Carlo. E já que as aplicações da técnica PU se destinam à medição de amostras de dimensões tipicamente limitadas, a influência do tamanho da amostra é investigada com um modelo em elemento de contorno (BEM) da medição. Após a verificação de que os resultados experimentais corroboram o modelo numérico, a influência de vários parâmetros em relação ao tamanho finito da amostra foi investigada e estratégias propostas para minimizar o erro encontrado. Como a principal estratégia de dedução da impedância de superfície se destina à medição de amostras localmente reativas, a medição de amostras não-localmente reativas também foi avaliada. Neste caso, um modelo analítico foi utilizado para simular a medição in situ com boa concordância em relação aos dados experimentais. Para amostras que não podem ser consideradas como localmente reativas, dois novos algoritmos de dedução foram propostos. O primeiro baseia-se na minimização do erro da resposta em frequência, usado com sucesso em diversos casos, e o segundo em mínimos quadrados, que se mostrou menos robusto. Finalmente a técnica PU foi contrastada com a técnica PP em algumas condições de medição in situ realistas, o que permitiu estabelecer algumas das vantagens e desvantagens de ambas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T00:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245015.pdf: 689660 bytes, checksum: 2feee5cd9de41a4fd10b65e75aebb165 (MD5) / Seja em aeronaves, automóveis ou ambiente de trabalho, uma das principais ferramentas para o controle de ruído são os materiais de absorção sonora. O estudo das propriedades desses materiais começaram no século XIX. Com o surgimento de computadores, vieram as técnicas numéricas que permitiram que os modelos dos materiais de absorção acústica pudessem ser simulados computacionalmente, permitindo a predição do comportamento acústico dos materiais de absorção acústica. Isto reduziu tempo e custo que antes eram gastos com protótipos. Vale lembrar que a tecnologia também permitiu o desenvolvimento de técnicas mais eficazes e rápidas para a determinação das propriedades acústicas desses materiais. Este trabalho apresenta uma metodologia de estimar a incerteza associada ao processo de medição da resistividade ao fluxo, porosidade, coeficiente de absorção e impedância sonora de materiais porosos tipicamente utilizados em aplicações de controle de ruído. Isto é de fundamental importância já que estas propriedades são utilizadas na caracterização destes materiais. Modelos teóricos de propagação sonora em meios porosos utilizam tais propriedades no processo de predição das propriedades acústicas de materiais porosos. In aircrafts, automobiles or work environment, one of the main tools for noise control is sonorous absorption materials. The study of these materials properties started in the 19th century. With the computes appearance, numerical techniques arisen, allowing that sonorous absorption materials could be simulated by computers as well as its acoustics behavior. By using this computational simulation, time and cost spent with prototypes were reduced. It is worth noticing that technology also allowed developing more efficiently, fast techniques to determine these materials acoustics properties. This work presents a methodology to estimate the uncertainty associated with the process of air flow resistivity, porosity, absorption coefficient and sonorous impedance measurement of porous materials typically used in noise control applications. This measurement has a fundamental importance, since these properties are used in the characterization of these materials. Theoretical models of sonorous propagation in porous means use such properties in the process of porous materials acoustics properties prediction.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:11:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232187.pdf: 3430336 bytes, checksum: 63ba30cc83187b6e9204631a13b78011 (MD5) / O trabalho proposto nesta dissertação tem como finalidade estudar e implementar um carregador diferenciado para baterias de chumbo-ácido e um sistema de avaliação on-line do estado da vida útil das baterias. A estrutura de controle do carregador é projetada para realizar uma curva de carga que garanta a equalização das cargas de todas as baterias. Também é analisada a compensação nas referências de tensão devido a variações na temperatura. O objetivo da proposta de controle é otimizar a vida útil, evitar problemas de carga insuficiente, de sobrecarga e de sulfatação nas baterias. O trabalho também estuda o aumento da corrente de carga com a ligação de carregadores em paralelo. O sistema proposto para a avaliação da vida útil das baterias utiliza o método de medição da impedância alternada, no qual relaciona o aumento da impedância com o fim da vida útil da bateria. A implementação do sistema inclui uma fonte de corrente, uma placa de aquisição e uma interface com o usuário. A avaliação das condições do banco de baterias tem o objetivo de aumentar a confiabilidade dos sistemas de UPS (Uninterrupted Power Supply). The present work aims at studying and implementing a differentiated lead-acid battery charger and an online evaluation system for the state (conditions) of useful life of batteries. The charger control structure is designed to produce a charge curve that guarantees the charge equalization of all batteries. An analysis of the compensation in the voltage references due to temperature variations is also carried out. The goal of the control proposal is to optimize the useful life of batteries and avoid problems derived from insufficient charge, overcharge and sulfation. This work also investigates the increase in load current with the coupling of chargers in parallel. The proposed battery evaluation system uses the alternate impedance measurement method, which associates the increase in impedance to the useful life of the battery. The system implementation includes a current source, a data acquisition card, and a user interface. The evaluation of the battery bank conditions aims at increasing the UPS (Uninterrupted Power Supply) system reliability.