A reflectometria no domínio do tempo permite estimar o teor de umidade de um meio através da sua correlação com a constante dielétrica. Uma sonda helicoidal TDR, que pode ser cravada em conjunto outros ensaios de penetração in situ para a estimativa do teor de umidade em diversas profundidades, tem aplicação interessante para a investigação geotécnica do subsolo. No presente trabalho, uma sonda TDR foi adaptada e utilizada em conjunto ao ensaio CPT para caracterização de um perfil de solo arenoso não saturado que ocorre na região de Bauru (SP). A calibração dessa sonda foi feita em laboratório especificamente para esse solo. As equações de calibração que mostraram os melhores resultados foram definidas correlacionando a constante dielétrica, condutividade elétrica aparente e a massa específica seca com o teor de umidade. Com o intuito de melhorar a acurácia na determinação do teor de umidade em campo e eliminar possíveis interferências no registro da onda eletromagnética, foram efetuadas modificações em algumas características do projeto original dessa sonda. Tais modificações consistiram em separar os eletrodos condutores e as partes metálicas da sonda, e eliminar o cabo coaxial de extensão, conectando a sonda diretamente a um cabo coaxial de 12 m de comprimento. Tais mudanças levaram a uma melhoria significativa na determinação do perfil de teor de umidade do local estudado. Os valores de teor de umidade de campo determinados usando o TDR ao longo de 8 m de profundidade foram comparados com os valores de referência obtidos de amostras deformadas retiradas com trado mecânico. O erro médio na estimativa do perfil de teor de umidade gravimétrico utilizando a sonda TDR helicoidal foi de 1.61%, na última campanha de ensaios realizados. Os resultados dessa pesquisa indicam que esta ferramenta é adequada para estimar do perfil de teor de umidade para uso em conjunto com o ensaio CPT. / The time domain reflectometry allows estimating the moisture content of a medium by means of its correlation with the dielectric constant. A coil TDR probe, which can be driven into the ground together with others in situ penetration tests, can be used to estimate the moisture content at different depths. It is an interesting approach for geotechnical site characterization. In this work, a coil TDR probe was adapted and used in combination with the CPT test for the site characterization of an unsaturated sandy soil profile which occurs in the region of Bauru (SP). The probe calibration was performed in laboratory specifically for that soil. The calibration equation, which presented the best results, were defined correlating the dielectric constant, electrical conductivity and dry density with the moisture content. In order to improve the accuracy for determining the water content in the field and to eliminate possible interference on the electromagnetic wave registration, modifications were made in some characteristics of the original design of this probe. Such modifications consisted in separating the conductive electrodes from the metal parts of the probe, and eliminating the coaxial extension cable, connecting the probe directly to a coaxial cable 12 m long. Such changes have led to a significant improvement in the determination of the moisture content profile of the studied site. The moisture content values determined in situ by using the TDR along 8 m depth were compared with reference values obtained from disturbed soil samples collected using mechanical augers. The root mean square error of the gravimetric water content profile using the TDR coil probe was 1.61% in the last test campaign. The results of this research indicate that this tool is suitable to estimate the gravimetric moisture content together with the CPT test.

O desenvolvimento econômico e o aumento da produtividade agrícola intensificaram o uso de produtos químicos nas lavouras. Quando se pretende quantificar o impacto ambiental de tal uso é necessário empregar modelos que descrevam o fluxo de água e solutos na região não saturada do solo. Para esse fim, um dos parâmetros mais eficazes é conhecer a retenção de água no solo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver funções de pedotransferência (FPTs) que estimassem a partir de análise em redes neurais artificiais (RNAs) a retenção de água nos solos da microbacia hidrográfica do ribeirão Canchim, município de São Carlos, SP. Os atributos físicos, textura (argila, silte e areia), densidade e resistência à penetração dos solos: LVAd, LVe, LVdf e NVef, manejados com e sem cobertura vegetal e sob mata foram determinados com equipamentos não convencionais na Embrapa Instrumentação Agropecuária em São Carlos, SP. Esses parâmetros foram utilizados como variáveis de entrada nas duas redes neurais artificiais. Foram obtidas, ainda, as curvas de retenção de água no solo por meio da câmara de pressão de Richards e da tomografia computadorizada, além da porosidade total e da condutividade hidráulica não saturada. O analisador granulométrico de solos e o penetrômetro associado a TDR possibilitaram a obtenção de um grande número de dados. Os atributos físicos dos solos apresentaram grande variabilidade em função da constituição granulométrica e manejos adotados. As RNAs foram eficientes no desenvolvimento de FPTs capazes de estimar a retenção de água com base em propriedades básicas de solo obtidas em grande número. / Economic development and increasing agricultural productivity have intensified the use of chemical products in farming. The quantification environmental impact of these products requires the use of models that describe the flow of water and solutes in the unsaturated region of the soil. For this purpose, one of the most effective parameters belong to the water retention curve of the soil. The purpose of this work was to develop pedotransfer functions (PTFs) to estimate the retention of water by soils of the hydrographic microbasin of the Canchim river, in the municipality of São Carlos, state of São Paulo, Brazil, based on artificial neural networks (ANNs). The physical attributes, granulometry (clay, silt and sand), density and resistance to penetration of LVAd, LVe, LVdf and NVef soils, managed with and without vegetal cover and under forest, were determined using nonconventional equipment at Embrapa Instrumentação Agropecuária in São Carlos, SP. These parameters were used as input variables for two artificial neural networks. The soils\' water retention curves were also obtained using a Richards pressure chamber and computed tomography, as well as their total porosity and unsaturated hydraulic conductivity. A soil granulometric analyzer and a penetrometer allied to TDR provided a large number of data. The soils\' physical attributes displayed a wide variability as a function of their granulometric constitution and adopted managements. The ANNs were effective in developing PTFs able to estimate the water retention based on the large number of basic soil properties.

Devido à importância do monitoramento da composição iônica da solução do solo, no que diz respeito ao meio ambiente e ao manejo da fertirrigação, associada às limitações práticas dos métodos tradicionais de sua determinação é crescente a procura por um método confiável que possibilite o monitoramento desta composição em tempo real e em curtos intervalos de tempo. Neste sentido a TDR tem sido uma alternativa viável. O presente trabalho objetivou, pelo uso da TDR, avaliar o desempenho de sete modelos na determinação da CEw; relacioná-los com a concentração dos íons potássio nitrato e cloreto avaliando os modelos em determinar a concentração dos íons; e por fim monitorar e determinar a concentração destes íons na água lixiviada em coluna de solo não saturado. O trabalho foi divido em dois experimentos, no primeiro os modelos foram calibrados em colunas de solo sendo formado por 24 tratamentos composto por 4 faixas de umidade volumétrica e 6 concentrações da solução de KCl. Para cada coluna de solo era realizada uma leitura com a TDR ( e CEa) e a CEw na solução do solo era determinada por condutivímetro de mesa, nesta solução foram determinadas as concentrações de potássio e cloreto. No segundo experimento o mesmo procedimento foi realizado, entretanto, foi aplicado KNO3 e determinados potássio e nitrato. Desta forma, foi possível calibrar os modelos para a estimativa da CEw, e para determinação das concentrações dos íons potássio, nitrato e cloreto. Os modelos foram avaliados pelos coeficientes de determinação (R²) e exatidão (d), pela estimativa do erro padrão (EEP) e, ainda, foram classificados de acordo com o índice c, produto dos dois coeficientes citados. Os resultados mostram que os modelos de Rhoads et al. (1976) e Vogeler et al. (1996) se ajustam melhor para solos com características texturais argilosas sendo classificados como Ótimos métodos para a determinação da CEw, tanto pela aplicação de KCl como pela aplicação de KNO3 via água de irrigação. Na estimativa da CEw no solo arenoso os modelos de Munõz-Carpena et al. (2005), Mualen e Friedman (1991), Vogeler et al. (1996) e Rhoads et al. (1976) apresentam melhores ajustes na determinação da CEw, sendo classificados com Muito bom. Na determinação do potássio pelos modelos avaliados o melhor ajuste se dá pela associação da relação K-CEw do tipo potência aplicada para solos argilosos e linear para solos arenosos, apresentando classificação de: Ótimo e Muito bom, respectivamente. Para o cloreto e o nitrato o melhor ajuste se dá pela relação de CEw-Cl e CEw-NO do tipo linear, apresentando classificação de Muito Bom e Ótimo respectivamente. A TDR é uma técnica confiável no monitoramento da concentração dos íons potássio e cloreto lixiviados no perfil do solo. / There is a growing demand for a reliable method applied to monitoring ionic composition of soil solution in real-time and short time intervals, due the importance to environmental sustainability and fertigation management and limitations of traditional methods for determination. Time domain reflectometry (TDR) is often considered a viable alternative to traditional methods. Consequently, this research looks for using TDR evaluate the performance of seven mathematical models for determining electrical conductivity (CEw) by comparing simulated and measured concentrations of potassium, nitrate and chloride, and to monitor and determine the concentration of these ions in water leached from unsaturated soil columns. The research was carried out under two experiments conditions. In the first experiment the models were calibrated with input data from 24 soil columns consisting of four soils with six different KCl concentrations. For each soil column CEw was determined by both TDR ( and CEa readings) and the CEw of soil solution was determined by direct measurements of potassium and chloride concentrations. In the second experiment the procedure was the same, but with KCl being replaced with KNO3. This was possible to calibrate the models to estimate the CEw, and to determine potassium, nitrate and chloride ions concentrations. The models were ranked using the c-index, the coefficient of determination (R²) and estimated standard error (ESE). The results showed were Rhoads et al. (1976) and Vogel et al. (1996) classified as \"Great\" for the CEw determination associated with the application of both KCl and KNO3 to irrigation water in clay soils. For estimating CEw in sandy soils, the models Muñoz-Carpena et al. (2005), Mualen and Friedman (1991), Vogel et al. (1996) and Rhoads et al. (1976) were classified as \"Very Good.\" The relationship between CEw and potassium concentration was best represented by a power function in clay soils, and a linear function in sandy soils, with index of \"Great\" and \"Very Good\", respectively. For chloride and nitrate, the best fits were obtained by representing the CEw-Cl and CEw-NO3 relationships with linear functions, which were classified as Very Good and Good, respectively. TDR proved to be a reliable technique for monitoring the concentration of potassium and chloride ions leached in soil profiles.

[pt] Este trabalho apresenta um sistema de interrogação de sensores a rede de Bragg em fibras ópticas, baseado em reflectometria no domínio do tempo e filtros fixos a rede de Bragg. Utilizando uma fonte de luz pulsada, a posição espectral do sensor é relacionada à razão da intensidade dos pulsos, tornando a detecção independente de variações de intensidade. São abordados aspectos teóricos e experimentais referentes aos princípios de funcionamento desta técnica. Uma vez que a filtragem é feita com redes de Bragg, apenas um circuito de fotodetecção é utilizado e um número reduzido de acopladores/circuladores ópticos é necessário, o sistema possibilita reduzir consideravelmente o custo para a interrogação de um conjunto de sensores. A utilização de apenas um circuito de fotodetecção apresenta a vantagem de manter as mesmas características para todos os pulsos, minimizando influências externas neste circuito como, por exemplo, variações da temperatura ambiente. Foi montada uma bancada de testes para a interrogação de seis sensores. Comparações entre os resultados experimentais e simulados mostram boa concordância. Extrapolações indicam que seria possível interrogar sensores com uma variação espectral de 2 nanômetros, com incertezas menores que 10 picometros, o que é adequado para sensores de temperatura. Análises de interferência entre dois canais adjacentes mostram pouca influência entre eles e são apresentadas opções para diminuir essa interferência. / [en] This work presents a system for the interrogation of fiber- optic Bragg grating sensors based on time domain reflectometry and Bragg grating fixed filters. Using a pulsed light source, the spectral position of the sensor is related to the ratio of two pulses intensities, making detection independent of intensity variations. Theoretical and experimental aspects regarding the working principles of this technique are discussed. Since filtering is accomplished with Bragg grating so that only one photodetection circuit is used and a reduced number of optic couplers/circulators are needed, the system provides a considerable reduction in the cost of interrogation for a set of sensors. Using only one photodetection circuit also has the advantage of maintaining the same characteristics for all pulses, thus minimizing external influences in this circuit, such as variations in the environment temperature. A test stand was assembled for the interrogation of six sensors. Comparisons between experimental and simulated results show a good agreement. Extrapolations indicate that it would be possible to interrogate sensors with a spectral variation of 2 nanometers, with uncertainties lower than 10 pm, which is adequate for temperature sensors. Cross talk analyses between two adjacent channels show small influence between them, and approaches to reduce this interference are presented.