Orientador: João Antonio Pereira / Banca: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Banca: Edson Antonio Capello Sousa / Resumo: Em muitos problemas do nosso cotidiano ocorre acoplamento entre a resposta acústica no interior de uma cavidade e a excitação estrutural em um de seus contornos flexíveis, bem como a resposta estrutural nestes contornos também está relacionada à fonte acústica da cavidade. Interior de automóveis, cabine de caminhões e fuselagem de aviões são apenas alguns exemplos práticos destes tipos de sistemas. Acoplamento implica que o comportamento dos sistemas acústico e estrutural não são independentes um do outro, e ambos devem ser considerados como um único sistema global. O propósito deste trabalho é avaliar a técnica de matrizes compactas na solução de problema de acoplamento vibroacústico em cavidades de geometria regular e irregular. Preliminarmente, a análise do acoplamento vibro-acústico é baseado no método dos elementos finitos e o conjunto de equações não simétricas que modela o movimento é discutida. A aproximação vibro-acústica por matrizes compactas é feita utilizando conceitos de impedância e mobilidade. No modelo de matrizes compactas, o acoplamento é obtido através da avaliação dos modos acústicos e estruturais desacoplados da cavidade e da estrutura flexível, respectivamente. Simulações numéricas utilizando o método dos elementos finitos e a técnica de matrizes compactas são apresentadas para modelos vibro-acústicos de geometria regular e irregular. Testes experimentais são realizados em uma cavidade irregular feita de PVC e aço. A metodologia de análise dos resultados é baseada nas FRF(s) definidas pelas relações entre a resposta em pressão acústica da cavidade e a força estrutural e entre a resposta em velocidade e a força estrutural aplicada sobre a superfície flexível. A comparação dos modelos numéricos e experimentais mostra o potencial da técnica de matrizes compactas. / Abstract: In many systems of day-life occurs the coupling between the acoustical response in a cavity and a structural excitation on a flexible boundary, whereas the structural response in this same boundary is also related to acoustical excitation source. Car interiors, cabs of trucks and aircraft fuselage are a just a few practical examples of this sort of systems. Coupling implies that the acoustical and structural system behavior is not independent from each other, and therefore they must be considered as a global system behavior. The aim of this work is to evaluate a compact matrix formulation to solve vibro-acoustic problems in regular and irregular shape cavity. Preliminary, the vibro-acoustic coupling analysis is based on finite element method and the set of non-symmetric equation that represents the movement is discussed. The compact matrix formulation approaches have been done using impedance and mobility concepts. In compact matrix model, the coupling is obtained by evaluating the uncoupled acoustic modes and structural modes of the cavity and flexible structure, respectively. Numerical simulation using the finite element method and the compact matrix formulation are shown for regular and irregular shape cavity model. Experimental tests are evaluated in an irregular rigid cavity made of PVC and steel. The results analysis methodology is based on FRF(s) defined by the relationship between the pressure acoustic response in the cavity and structural force and between the velocity response and structural force applied on the flexible boundary. The comparison of numerical and experimental models shows the potential of the compact matrix formulation. / Mestre

L'estiu de 2005, es varen instal·lar un sismòmetre de fons marí (OBS, sigles en anglès d'Ocean Bottom Seimometer) permanent, de tres components i banda ampla, i un sensor diferencial de pressió, a les immediacions de la plataforma petrolífera Casablanca (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.), a uns 150 m de fondària i 50 km de la costa de Tarragona. Aquesta iniciativa, pionera a l'Estat espanyol, es va portar a terme en el marc del projecte Casablanca (REN2003-06577), concedit pel Ministerio de Educación y Ciencia a l'Institut Geològic de Catalunya (IGC) i l'Observatori de l'Ebre, amb l'objectiu de caracteritzar la detectabilitat de l'OBS i millorar el coneixement de la sismicitat i el risc sísmic a la zona. L'any 2007, després d'una reinstal·lació dels sensors en què es varen introduir millores, la transmissió satèl·lit en temps real del senyal al centre de recepció de dades sísmiques a l'IGC de Barcelona va possibilitar la integració de l'OBS a la xarxa sísmica de Catalunya.L'anàlisi de soroll sísmic ambiental a l'emplaçament de l'OBS Casablanca mostra nivells alts als tres components, especialment a baixes freqüències i a la banda microsísmica. Així mateix, s'observen variacions estacionals i la influència de les condicions meteorològiques i oceanogràfiques. La comparació dels nivells de soroll a l'OBS Casablanca amb el d'un altre OBS situat a la mar de Ligúria, amb una instrumentació semblant, però instal·lat a una fondària de 2500 m, mostra un comportament més sorollós a Casablanca, probablement a causa de la menor profunditat a què està situat.Tot i el seu comportament sorollós, l'OBS Casablanca ha enregistrat diversos sismes locals, regionals i telesismes. Malgrat la petita magnitud i l'escassesa de terratrèmols locals succeïts durant el període de funcionament de l'OBS, l'estació ha mostrat la seva utilitat de cara a la millora de les localitzacions hipocentrals dels sismes propers amb epicentre a la mar. Noves dades permetran la validació d'aquest resultat.El senyal de l'OBS Casablanca, juntament amb el d'estacions situades a la Península Ibèrica, el nord d'Àfrica i les Illes Balears, s'ha pogut utilitzar amb èxit en un estudi de tomografia d'ones superficials amb soroll sísmic ambiental realitzat al NE de la Península. El procediment de l'estudi tomogràfic ha inclòs un tractament del senyal a fi de minimitzar l'energia aportada pels terratrèmols i normalitzar les amplituds a totes les freqüències. Mitjançant el càlcul de la correlació creuada per a tots els parells d'estacions disponibles durant un període de més d'un any, s'ha trobat un senyal equivalent a la funció de Green del medi, que ha possibilitat la mesura de la velocitat de grup i de fase. La representació dels resultats en forma de mapes de dispersió mostra zones d'altes i baixes velocitats, coherents amb les principals estructures geològiques de l'escorça i part del mantell superior. / Durante el verano de 2005, se instalaron un sismómetro de fondo marino (OBS, siglas en inglés de Ocean Bottom Seismometer) permanente, de tres componentes y banda ancha, y un sensor diferencial de presión, en las inmediaciones de la plataforma petrolífera Casablanca (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.), a unos 150 m de profundidad y 50 km de la costa de Tarragona. Esta iniciativa, pionera en España, se llevó a cabo en el marco del proyecto Casablanca (REN2003-06577), concedido por el Ministerio de Educación y Ciencia al Institut Geològic de Catalunya (IGC) y al Observatori de l'Ebre, con el objetivo de caracterizar la detectabilidad del OBS y mejorar el conocimiento de la sismicidad y el riesgo sísmico en la zona. En el año 2007, después de una reinstalación en la que se introdujeron mejoras, la transmisión satélite en tiempo real de la señal al centro de recepción de datos sísmicos del IGC en Barcelona posibilitó la integración del OBS a la red sísmica de Cataluña.El análisis del ruido sísmico ambiental en el emplazamiento del OBS Casablanca muestra niveles altos en las tres componentes, especialmente a bajas frecuencias y en la banda microsísmica. También se observan variaciones estacionales y la influencia de las condiciones meteorológicas y oceanográficas. La comparación de los niveles de ruido en el OBS Casablanca con los de otro OBS situado en el mar de Liguria, de instrumentación similar, pero instalado a 2500 m de profundidad, muestra un comportamiento más ruidoso en Casablanca, probablemente a causa de la menor profundidad a la que está situado.Aunque de comportamiento ruidoso, el OBS Casablanca ha registrado numerosos seísmos locales, regionales y teleseísmos. A pesar de la pequeña magnitud y la escasez de terremotos locales durante el periodo de funcionamiento del OBS, la estación ha mostrado su utilidad de cara a la mejora de las localizaciones hipocentrales de los seísmos cercanos con epicentro en el mar. Nuevos datos permitirán la validación de este resultado.La señal del OBS Casablanca, junto con la de estaciones situadas en la Península Ibérica, el norte de África y las Islas Baleares, se ha podido utilizar con éxito en un estudio de tomografía de ondas superficiales con ruido sísmico ambiental realizado al NE de la Península. El procedimiento del estudio tomográfico ha incluido el tratamiento de la señal para minimizar la energía aportada por los terremotos y normalizar las amplitudes para todas las frecuencias. Mediante el cálculo de la correlación cruzada para todos los pares de estaciones disponibles durante un periodo de más de un año, se ha obtenido una señal equivalente a la función de Green del medio, que ha posibilitado la medida de la velocidad de grupo y de fase. La representación de los resultados en forma de mapas de dispersión muestra zonas de altas y bajas velocidades, coherentes con las principales estructuras geológicas de la corteza y parte del manto superior. / During the summer of 2005, a three-component broad-band permanent ocean bottom seismometer (OBS) and a differential pressure gauge were deployed near the Casablanca oil platform (Repsol Investigaciones Petrolíferas S.A.) at a depth of about 150 m and 50 km away from the Tarragona coast (NE Iberian Peninsula). This initiative, pioneer in Spain, was carried out within the framework of the Casablanca project (RES2003-06577), given by the Ministerio de Educación y Ciencia to the Institut Geològic de Catalunya (IGC) and to the Observatori de l'Ebre. The aim of this project was to characterize the OBS detection threshold and to improve the knowledge of the seismicity and seismic risk in the area around. In 2007 satellite transmission was implemented to have continuous and real time data, which allowed integrating the OBS into the Catalan Seismic Network.A seismic ambient noise analysis at the Casablanca OBS site shows high levels on the three components, especially at low frequencies and at the microseismic band. Seasonal variations and the meteorological and oceanographic conditions influence are also observed. The comparison between Casablanca OBS noise levels and those from another OBS placed at the Ligurian Sea, equipped with similar instrumentation but installed at a depth of 2500 m, shows that the Casablanca site is noisier, probably due to its shallower deployment.Despite its noisy behaviour, the Casablanca OBS has recorded a number of local and regional earthquakes and teleseisms. Only few close small events have occurred during the OBS running period. Nevertheless, the station has shown its utility to improve hipocentral locations of close earthquakes with the epicentre offshore.The Casablanca OBS signal, together with that from stations placed at the Iberian Peninsula, northern Africa and Balearic Islands, has been successfully used in a surface wave tomographic study from ambient noise in the NE Iberian Peninsula. The tomographic study includes a signal processing to minimize the energy from earthquakes and to normalize the amplitudes for all frequencies. A signal equivalent to the Green function has been obtained through the cross-correlation between all the possible station pairs during a period longer than one year, allowing the measurement of group and phase velocities. The results, which are presented as dispersion maps, show areas of high and low velocities that are coherent with the main crust and upper mantle geological structures.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais. / In engineering computational modeling plays an important role in product design and development techniques for noise attenuation. In such context, this thesis investigates the acoustic intensity generated by sound radiation from vibrating surfaces. Specifically, the research focuses on the identification that effectively contribute to the radiated sound power into the far-field, especially when the driven frequency occurs below the critical coincidence frequency. The theoretical formulations of two different approaches are described. The first one, called supersonic intensity (analytical) is calculated via Fourier transforms for noise sources with separable geometries. The second, called useful intensity (numerical) is calculated by the method of boundary elements to classic fonts with arbitrary geometries. In both, the identification of regions is done by filtering the non propagating waves (evanescent). The work is focused on the presentation, implementation and analysis of a new numerical technique for calculating the magnitude useful intensity. This technique is a variant of the method-boundary element (BEM), based on the fact that the approximations for the acoustic pressure and normal speed variables are taken as constant in each element. Also in particular way to obtain constant speed by mean of a number of speeds interior of each element. For this reason, the technique is called the Average Velocity Boundary Element Method . The closed form solution of the normal velocity field for rectangular plates in eight cases with distinct combinations of classical boundary conditions is also obtained. Then, the supersonic intensity is estimated and compared to the acoustic intensity. Numerical experiments are performed comparing to the useful intensity via the conventional BEM with theAVBEM in order to illustrate the positive computational features of the method. The numerical results indicate that the proposed method is much more computationally effcient than its standard BEM counterpart, it enabling the use of a coarser mesh.

[pt] No cenário atual das telecomunicações móveis, os arranjos de antenas voltaram a receber grande atenção dos pesquisadores, especialmente quando esquemas adaptativos de modificação de seus diagramas de radiação são utilizados. Uma das aplicações que exploram o potencial dos arranjos de antenas é o seu uso como forma de aumentar consideravelmente a eficiência espectral dos sistemas móveis atuais e da próxima geração. A outra aplicação em evidência está voltada para sistemas de localização de posição, pois algumas das técnicas conhecidas envolvem a estimação de ângulos-de-chegada usando arranjos de antenas. Diante destas possibilidades, cresce em importância o estudo das variações do canal de propagação rádio móvel no domínio em que o uso dos arranjos de antenas atua: o espacial. O presente trabalho procura contribuir para o contexto em questão, com uma investigação experimental do canal real rádio-móvel nos domínios temporal (retardos) e espacial (ângulos-de-chegada). No que se refere ao contexto nacional, contribuições similares baseadas em simulações já são encontradas; baseadas em medidas não. Em particular, sondagens na faixa de 1,8 GHz em ambientes internos típicos foram realizadas. Duas técnicas distintas de sondagem temporalespacial foram implementadas, tomando por base uma sonda de canal faixa-larga montada e testada com sucesso, como contribuição principal de uma dissertação de mestrado recentemente apresentada por um integrante do mesmo grupo de pesquisa ao qual esta tese está vinculada. Uma das técnicas sintetiza o arranjo realizando as sondagens com uma única antena que é sucessivamente deslocada para ocupar as posições correspondentes às dos elementos do arranjo. A outra técnica emprega um arranjo real. Em ambas, a configuração mais simples para um arranjo foi utilizada: a linear uniforme. As sondagens não forneciam diretamente os espectros espaciais-temporais. As estimativas dos espectros foram processadas posteriormente, aplicando técnicas como o correlograma para o domínio do retardo, e quatro técnicas distintas para o domínio espacial, que foi o foco principal deste trabalho: duas convencionais; e duas paramétricas, com potencial de aumentar a resolução das estimativas, assumindo hipóteses razoáveis sobre as respostas esperadas. De posse das respostas espectrais estimadas, comparações com estimativas teóricas permitiram uma análise de desempenho das técnicas utilizadas. Adicionalmente à investigação experimental do canal espacial, procurou-se verificar o potencial da aplicação da teoria de wavelets ao estudo do canal rádiomóvel. Em especial, uma das principais aplicações daquela teoria foi testada como técnica de pós-processamento das respostas espectrais no domínio do retardo. A supressão de ruído por decomposição wavelet foi aplicada a um vasto conjunto de medidas de canal disponíveis, fruto de trabalhos anteriores do grupo de pesquisa ao qual esta tese está vinculada, com resultados expressivos. / [en] In the present mobile communications scenario, researchers have turned once again special attention to antennae arrays, particularly when adaptive schemes are employed to modify its radiation patterns. One of its main applications results in considerable increases to the spectral efficiency of present and next generation mobile systems. The other major application is headed towards position location systems, since some of the known techniques comprise angle-of-arrival estimation using antennae arrays. Under such possibilities, mobile radio propagation channel variations studies grow in relevance, specially regarding the antennae arrays main domain of action: the spatial domain. The present work tries to contribute to the overstated context, experimentally investigating the actual mobile radio channel over the temporal (delays) and spatial (angles of arrival) domains. Regionally speaking, similar contributions based on simulations are already found, but none based on measurements. In special, 1.8 GHz indoor soundings have been carried out. Two different temporal spatial sounding techniques have been deployed, based on na available wideband channel sounder successfully assembled and tested as the major contribution of a MSc. dissertation recently presented by a member of the same research team to which this thesis belongs. One of such techniques sinthesyzes the array carrying the sounding out with a single antenna, which is successively moved to occupy the spots corresponding to the array elements. The other method employs an actual array. For both cases, the simplest array configuration has been used: the uniform linear one. Space-time spectra were not directly available in real time during the soundings. Its estimates have been processed later, applying techniques such as the correlogram over the delay domain, and four distinct methods over the spatial domain, the main focus of the present work. Two conventional methods have been used, as well as two parametric ones, potentially capable to increase the estimates resolution, assuming reasonable hypotheses regarding the expected responses. With the estimated spectral responses in hands, comparisons with theoretical estimates allowed a performance assessment of the employed methods. In addition to the spatial channel experimental investigation, the wavelets theory potential of application to the mobile-radio channel study has been checked out. Notably, one of the wavelets theory major applications has been tested as a post-processing technique to improve delay-domain spectral responses. Wavelet decomposition based de-noising has been applied to a huge measurements ensemble, available as the product of previous works of the research group to which this thesis is attached, leading to remarkable results.

[pt] Este trabalho apresenta um estudo comparativo de três técnicas de melhoria das taxas de reconhecimento de voz em ambiente adverso, a saber: Normalização da Média Cepestral (CMN), Subtração Espectral e Regressão Linear no Sentido da Máxima Verossimilhança (MLLR), aplicadas isoladamente e em concomitância, duas a duas. Os testes são realizados usando um sistema simples: reconhecimento de palavras isoladas (dígitos de zero a nove, e meia), modo dependente do locutor, modelos ocultos de Markov do tipo contínuo, e vetores de atributos com doze coeficientes cepestrais derivados da análise de predição linear. São adotados três tipos de ruído (gaussiano branco, falatório e de fábrica) em nove razões sinal-ruído diferentes. Os resultados experimentais demonstram que o emprego isolado das técnicas de reconhecimento robusto é, em geral, vantajoso, pois nas diversas razões sinal-ruído para as quais os testes são efetuados, quando as taxas de reconhecimento não sofrem um acréscimo, mantém-se as mesmas obtidas quando não se aplica nenhum método de aumento da robustez. Analisando-se comparativamente as implementações isoladas e simultânea das técnicas, constata-se que a simultânea nem sempre é atraente, dependendo da dupla empregada. Apresentam-se, ainda, os resultados decorrentes do uso de modelos ruidosos, observando-se que, embora sejam inegavelmente melhores, sua utilização é inviável na prática. Das técnicas implementadas, a que representa resultados mais próximos ao emprego de modelos ruidosos é a MLLR, seguida pela CMN, e por último pela Subtração Espectral. Estas últimas, embora percam em desempenho para a primeira, apresentam como vantagem a simplicidade e a generalidade. No que concerne as técnicas usadas concomitantemente, a dupla Subtração Espectral e MLLR é a considerada de melhor performance, pois mostra-se conveniente em relação ao emprego isolado de ambos os métodos, o que nem sempre ocorre com o uso de outras combinações das técnicas individuais. / [en] This work presents a comparative study of three techniques for improving the speech recognition rates in adverse environment, namely: Cepstral Mean Normalization (CMN), Spectral Subtraction and Maximum Likelihood Linear Regression (MLLR). They are implemented in two ways: separately and in pairs. The tests are carried out on a simple system: recognition of isolated words (digits from zero to nine, and the word half), speaker-dependent mode, continuous hidden Markov models, and speech feature vectors with twelve cepstral coefficients derived from linear predictive analysis. Three types of noise are considered (the white one, voice babble and from factory) at nine different signal-to-noise ratios. Experimental result demonstrate that it is worth using separately the techniques of robust recognition. This is because for all signal-to-noise conditions when the recognition accuracy is not improved it is the same one obtained when no method for increasing the robustness is applied. Analyzing comparatively the isolated and simultaneous applications of the techniques, it is verified that the later is not always more attractive than the former one. This depends on the pair of techniques. The use of noisy models is also considered. Although it presents better results, it is not feasible to implement in pratical situations. Among the implemented techniques, MLLR presents closer results to the ones obtaneid with noisy models, followed by CMN, and, at last, by Spectral Subtraction. Although the two later ones are beaten by the first, in terms of recognition accuracy, their advantages are the simplicity and the generality. The use of simultaneous techniques reveals that the pair Spectral Subtraction and MLLR is the one with the best performance because it is superior in comparison with the individual use of both methods. This does not happen with other combination of techniques. / [es] Este trabajo presenta un estudio comparativo de tres técnicas de mejoría de las tasas de reconocimiento de voz en ambiente adverso, a saber: Normalización de la Media Cepextral (CMN), Substracción Espectral y Regresión Lineal en el Sentido de la Máxima Verosimilitud (MLLR), aplicadas separada y conjuntamente, dos a dos. Las pruebas son realizados usando un sistema simple: reconocimiento de palabras aisladas (dígitos de cero al nueve, y media), de modo dependiente del locutor, modelos ocultos de Markov de tipo contínuo, y vectores de atributos con doce coeficientes cepextrales derivados del análisis de predicción lineal. Se adoptan tres tipos de ruido (gausiano blanco, parlatorio y de fábrica) en nueve razones señal- ruido diferentes. Los resultados experimentales demuestran que el empleo aislado de las técnicas de reconocimiento robusto es, en general, ventajoso, pues en las diversas relaciones señal ruido para las cuales las pruebas son efetuadas, cuando la tasa de reconocimiento no aumenta, manteniendo las mismas tasas cuando no se aplica ningún método de aumento de robustez. Analizando comparativamente las implementaciones aisladas y simultáneas de las técnicas, se constata que no siempre la simultánea resulta atractiva, dependiendo de la dupla utilizada. Se presentan además los resultados al utilizar modelos ruidosos, observando que, aunque resultan mejores, su utilización em la práctica resulta inviable. De las técnicas implementadas, la que presenta resultados más próximos al empleo de modelos ruidosos es la MLLR, seguida por la CMN, y por último por la Substracción Espectral. Estas últimas, aunque tienen desempeño peor que la primera, tienen como ventaja la simplicidad y la generalidad. En lo que se refiere a las técnicas usadas concomitantemente, la dupla Substracción Espectral y MLLR es la de mejor performance, pues se muestra conveniente en relación al empleo aislado de ambos métodos, lo que no siempre ocurre con el uso de otras combinaciones de las técnicas individuales.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em engenharia, a modelagem computacional desempenha um papel importante na concepção de produtos e no desenvolvimento de técnicas de atenuação de ruído. Nesse contexto, esta tese investiga a intensidade acústica gerada pela radiação sonora de superfícies vibrantes. De modo específico, a pesquisa enfoca a identificação das regiões de uma fonte sonora que contribuem efetivamente para potência sonora radiada para o campo afastado, quando a frequência de excitação ocorre abaixo da frequência crítica de coincidência. São descritas as fundamentações teóricas de duas diferentes abordagens. A primeira delas, denominada intensidade supersônica (analítica) é calculada via transformadas de Fourier para fontes sonoras com geometrias separáveis. A segunda, denominada intensidade útil (numérica) é calculada através do método dos elementos de contorno clássico para fontes com geometrias arbitrárias. Em ambas, a identificação das regiões é feita pela filtragem das ondas não propagantes (evanescentes). O trabalho está centrado em duas propostas, a saber. A primeira delas, é a apresentação implementação e análise de uma nova técnica numérica para o cálculo da grandeza intensidade útil. Essa técnica constitui uma variante do método dos elementos de contorno (MEC), tendo como base o fato de as aproximações para as variáveis acústicas pressão e velocidade normal serem tomadas como constantes em cada elemento. E também no modo peculiar de obter a velocidade constante através da média de um certo número de velocidades interiores a cada elemento. Por esse motivo, a técnica recebe o nome de método de elemento de contorno com velocidade média (AVBEMAverage Velocity Boundary Element Method). A segunda, é a obtenção da solução forma fechada do campo de velocidade normal para placas retangulares com oito diferentes combinações de condições contorno clássicas. Então, a intensidade supersônica é estimada e comparada à intensidade acústica. Nos ensaios numéricos, a comparação da intensidade útil obtida via MEC clássico e via AVBEM é mostrada para ilustrar a eficiência computacional da técnica aqui proposta, que traz como benefício adicional o fato de poder ser utilizada uma malha menos refinada para as simulações e, consequentemente, economia significativa de recursos computacionais. / In engineering computational modeling plays an important role in product design and development techniques for noise attenuation. In such context, this thesis investigates the acoustic intensity generated by sound radiation from vibrating surfaces. Specifically, the research focuses on the identification that effectively contribute to the radiated sound power into the far-field, especially when the driven frequency occurs below the critical coincidence frequency. The theoretical formulations of two different approaches are described. The first one, called supersonic intensity (analytical) is calculated via Fourier transforms for noise sources with separable geometries. The second, called useful intensity (numerical) is calculated by the method of boundary elements to classic fonts with arbitrary geometries. In both, the identification of regions is done by filtering the non propagating waves (evanescent). The work is focused on the presentation, implementation and analysis of a new numerical technique for calculating the magnitude useful intensity. This technique is a variant of the method-boundary element (BEM), based on the fact that the approximations for the acoustic pressure and normal speed variables are taken as constant in each element. Also in particular way to obtain constant speed by mean of a number of speeds interior of each element. For this reason, the technique is called the Average Velocity Boundary Element Method . The closed form solution of the normal velocity field for rectangular plates in eight cases with distinct combinations of classical boundary conditions is also obtained. Then, the supersonic intensity is estimated and compared to the acoustic intensity. Numerical experiments are performed comparing to the useful intensity via the conventional BEM with theAVBEM in order to illustrate the positive computational features of the method. The numerical results indicate that the proposed method is much more computationally effcient than its standard BEM counterpart, it enabling the use of a coarser mesh.

Series temporais de correntes, vento (força e direção), temperatura e salinidade, com duração de 24h, obtidas em 5 estações na Baia da Ilha Grande (rj), de 3-29/01/82, foram analisadas. As medições de corrente foram feitas a5, 12 e 20m, a cada 5min e a 2m acima do fundo, a cada 12min; temperatura e salinidade em cinco profundidades a cada 3h e vento a cada 1h. Foram utilizadas análises de series temporais através dos métodos diretos (periodograma) e indireto para as estimativas espectrais alisadas, bem como as equações hidrodinâmicas na determinação dos períodos. Foram utilizados os testes: ruído branco e fisher-whittle, a análise dos espectros rotatórios e a análise cruzada entre vento e corrente, ao longo de três camadas: superfície intermediaria e de fundo. Foram determinadas oscilações de 4,8h e identificadas como seiches internos e detectadas oscilações com período de 3,4h associadas à ressonância com o vento. Em todo o sistema da baia o período de 6h mostrou-se significativo, correspondendo à oscilação natural da baia. Foram detectadas oscilações de alta freqüência 11 e 20min, 20cm/s eventualmente associadas a vórtices e meandros da corrente. Água subtropical na camada de fundo da baia / Temporal series of currents, wind, water temperature and salinity, obtained from 5 oceanographic stations located in and around Ilha Grande Bay (RJ, Brazil), from January 23 to 29, 1982, were analyzed. AlI series have 24 hours. Currents measu¬rements were dione at depths of 5, 12, 20 m (every 5 minutes) and near the bottom (every 12 minutes). Temperature and salinity data were taken from 5 depths every 3 hours for each, while the wind was measured every hour. The present work was per¬formed in order to investigate short-period oscillations present in the region, related to density stratification and to the features of the basin, as well as to describe the circulation patterns and currents variations during one day interval. Two kinds of analysis were used: temporal series analysis, using statistical and spectral methods, and calculations by hydrodynamic motion equations. In temporal series analysis the direct (periodogram) and indirect methods were used for the spectral estimations. White-noise, Fisher- Whittle tests and rotational spectra analysis were also applied, besides the cross spectrum analysis for the data about winds and currents. The results indicate an intense and unidirectional circulation in the layer above 5 meters, from the western to the eastern portion of the Bay, through Central Channel. In this layer, on the eastern sea-opening side, a flux toward the Bay was observed. These motions, within 5 meters depth, were attributed to a circulation generated by a horizontal density difference between oceanic and inshore waters, with few contribution from tides and winds. At intermediate and near bottom layers, a horizontal homogeneity was observed and, consequent1y, smaller horizontal density gradients were detected. This way, circulation caused by tides was stronger than the movements forced by su¬perficial layers. Resultant bottom currents, observed at the Bay openings, led to the open-sea. At Central Channel, 4.8 h period oscillations were detected, and identified as internal seiches. In the eastern Portion, 3.4 hour period oscillations were detected, related to wind resonance. In alI the bay-system, the 6.0 hour period was significant, corresponding to the bay\'s natural oscillation. The study area presented a density stratification in two layers, with a single water type filling alI the portion below the 20 meters. This water, with characteristics of Subtropical Water, occupied the bottom layer due to an upwelling process produced by the dynamics of currents and winds in the continental shelf . In the two stations located off the bay, the wind and currents observations support this upwelling hypothesis.

[pt] Exames de ultrassom são uma ferramenta popular de aquisição de imagens na medicina atual por ser um procedimento não-invasivo, seguro e barato. Entretanto, inerente a qualquer exame de ultrassom encontra-se o ruído speckle, responsável pela degradação da imagem e dificultando tanto sua interpretação por parte de médicos e pacientes, quanto prejudicando a acurácia de métodos computacionais de pós processamento, como classificação, reconstrução, caracterização de tecidos e segmentação, entre outros. Portanto, métodos de remoção ou suavização deste ruído que preservem as principais características do conteúdo observado se fazem fundamentais para um avanço nestes processos. Definido como um ruído multiplicativo, que segue estatísticas não-Gaussianas e como fortemente correlacionado, sua solução ainda hoje é tema de debates e estudos. Neste trabalho apresentaremos diversos métodos de filtragem 2D que se propõem a reduzir ou solucionar o ruído speckle bem como métodos qualitativos para avaliar seus desempenhos e técnicas para escolher os melhores parâmetros de cada filtro a fim de eleger quais métodos melhor solucionam este ruído. / [en] Ultrasound exams are a popular tool for image acquisition in day-to-day medicine, since it is a noninvasive, safe and cheap procedure. However, speckle noise is intrinsic to any ultrasound exam, and it is responsible for image quality degradation and for hindering its interpretation by doctors and patients alike, while also impairing the accuracy of post processing computational methods, such as classification, reconstruction, tissue characterization and segmentation, among others. Hence, smoothing or denoising methods that preserves the observed content core attributes are essential for those processes. Defined as a multiplicative noise, following non-Gaussian statistics and as strongly correlated, its solution today is still a matter of debates and research. In this work, several 2D filters that aim to smooth or remove speckle noise along with qualitative methods to evaluate their performances and means of choosing their best parameters are presented.

[pt] Esta dissertação de mestrado tem por objetivo investigar os níveis de pressão sonora resultantes do funcionamento de subestações de energia, instaladas em áreas de considerável densidade urbana. A metodologia de desenvolvimento do trabalho fundamenta-se em dois preceitos: (i) em um programa estruturado de medições da pressão sonora e (ii) na conformidade dos valores medidos com os limites impostos pela rígida legislação ambiental aplicável. A motivação pelo tema da pesquisa resultou de uma demanda de uma concessionária de energia da cidade do Rio de Janeiro que, para se defender de uma ação civil pública impetrada pelos moradores da vizinhança de uma subestação, contratou o PósMQI para desenvolver um projeto de P&D capaz de avaliar alternativas de mitigação do ruído acústico na vizinhança de subestações de energia em funcionamento em zonas urbanas de alta densidade populacional. No que concerne aos resultados da pesquisa, a dissertação descreve e analisa os resultados de um programa estruturado de medições da pressão sonora na vizinhança de dez subestações inseridas em zonas urbanas. Como conclusão, foi possível mostrar que, de uma maneira geral, todas as subestações estudadas geram um nível de ruído muito próximo aos limites máximos impostos pela legislação ambiental aplicável. Desenvolvida em sintonia com um projeto de P&D (Light/Aneel Ref. 0128/2019), que propõe alternativas tecnológicas para mitigar o nível da pressão sonora em subestações de energia, a pesquisa de mestrado desenvolveu extensa revisão da literatura especializada sobre o tema e uma análise crítica do acervo normativo, diretivas e leis aplicáveis ao controle de ruído acústico em zonas urbanas. / [en] This master s research aims to investigate the sound pressure levels resulting from the operation of power substations, installed in areas of considerable urban density. The methodology for developing the work is based on two precepts: (i) a structured program of sound pressure measurements and (ii) the compliance of the measured values with the limits imposed by the strict applicable environmental legislation. The motivation for the research theme resulted from a demand from an electricity utility in the city of Rio de Janeiro that, to defend itself from a public civil action filed by residents of a nearby substation, hired PósMQI to develop a capable R&D project to evaluate alternatives for mitigating acoustic noise in the vicinity of power substations operating in urban areas with high population density. Regarding the research results, the dissertation describes and analyzes the outcomes of a structured program of sound pressure measurements in the vicinity of ten substations located in urban areas. In conclusion, it was possible to show that, in general, all studied substations generate a noise level very close to the maximum limits imposed by the applicable environmental legislation. Developed in line with an R&D project (Light/Aneel Ref. 0128/2019), which proposes technological alternatives to mitigate the level of sound pressure in power substations, the master s research developed an extensive review of the specialized literature on the subject and a critical analysis of the normative asset of, directives and laws applicable to the control of acoustic noise in urban areas.

[pt] Nós começamos essa dissertação com um panorama geral e introdutório dos tópicos de Sensibilidade a Ruído e Percolação . Como essas áreas podem ser desconhecidas por muitos estudantes de pós-graduação, nós apresentamos o material de uma maneira acessível, com o intuito de divulgar importantes técnicas e resultados dessas áreas. Nós também vamos introduzir o modelo para Percolação de Voronoi e apresentar resultados sobre probabilidades de cruzamentos neste modelo. Nos últimos dois capulos nós iremos considerar Sensibilidade a Ruído para Percolação do tipo quenched. Em particular, no penúltimo capítulo nós vamos apresentar resultados do artigo Quenched Voronoi Percolation de Daniel Ahlberg, Simon Griffiths, Robert Morris e Vincent Tassion, e no último capítulo provaremos um teorema que melhora uma das cotas deste artigo. / [en] We begin this dissertation by giving an introductory overview of the topics of Noise Sensitivity and Percolation. As these areas may be unfamiliar to many graduate students, we present the material in an accessible way, with the objective of publicising important techniques and results in these areas.We shall also introduce the model of Voronoi Percolation and present results of Vincent Tassion on crossing probabilities in this model. In the last two chapters we consider Noise Sensitivity of Quenched Voronoi Percolation. In particular, in the penultimate chapter we present the results of the paper Quenched Voronoi Percolation by Daniel Ahlberg, Simon Griffiths, Robert Morris and Vincent Tassion, and in the final chapter we prove a theorem which improves one of the bounds of that paper.