O estudo das propriedades eletromagnéticas dos materiais, aplicáveis em sensores e blindagens espaciais e aeronáuticas, sob diversas condições ambientais, é necessário para garantir a sua perfeita funcionalidade, conforme estabelecida no projeto. Os Laboratórios de Sistemas Eletromagnéticos (LSE) e de Materiais Eletromagnéticos (LME), do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), possuem infra-estruturas para o desenvolvimento e a pesquisa de RADOMEs (Radar Dome - Blindagem para alojamento do sistema de radar) e, atualmente, um dos principais focos dos trabalhos desenvolvidos pelos pesquisadores do LSE é a síntese de cerâmicas eletromagnéticas com esta finalidade, buscando a inovação ao desenvolver esta blindagem com materiais não convencionais, que empregam o aluminossilicato. Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho foi estudar a síntese de hexaferrita de Co-Ba do tipo Z (Ba3Co2Fe24O41), visando a sua aplicação como RADOME. Foram fabricadas amostras de hexaferritas do tipo Z por dois diferentes tempos de sinterização: 6 e 24 horas. As ferritas de 6 e 24 horas foram confeccionadas utilizando o método cerâmico convencional, ou reação do estado sólido. As micrografias das microestruturas obtidas mostraram uma formação de grãos heterogêneos, para ambas as amostras, e os difratogramas de Raio X (DRX) mostraram a formação de estruturas secundárias (Co2W e Co2Y). As análises de energias dispersivas (EDS) mostraram valores de percentagem molar para cada elemento próximos aos teóricos. As dispersões de permeabilidade e permissividade complexas ( * e *) foram obtidas na faixa de 40 Hz a 13,5 GHz. O estudo da refletividade foi importante para definir a espessura de confecção de amostras em forma de placas com refletividade nula. Para amostras sinterizadas por 6 horas, a espessura ideal foi de 5 mm, enquanto a amostra com 24 horas de sinterização foi de 6 mm espessura.

Os sensores do sistema vestibular de sensores do ser humano, responsáveis por parcela significativa do processo de manutenção do equilíbrio e controle reflexo vestíbulo oculomotor, tem características físicas, anatômicas e funcionais que remetem à necessidade de emprego de protocolos de pesquisa médica adequados à detecção de alterações. A pesquisa e construção de modelos sintéticos e concisos de representação matemática de resposta dos sensores fisiológicos aos estímulos externos, bem como de representação de resposta dos sensores microeletromecânicos (MEMS) de aceleração linear, angular e atitude forneceu subsídios para a implementação de sistemas de monitoramento de respostas e correlação temporal com as condições a que é submetido o indivíduo, tendo por base fundamental a detecção de ocorrência de nistagmo no paciente em procedimentos de avaliação, através de processamento em sistema de tempo real, com capacidade de registro contínuo em cartão micro-SD dos dados monitorados. A construção complementar de modelagem formal de sistema de monitoramento e registro contínuo dos dados adquiridos (datalogger) de forças externas como aceleração linear, angular, inclinação e variações de pressão atmosférica durante a atividade aérea de tripulantes, disponibiliza aos profissionais de saúde recursos suficientes para implementar novos protocolos de investigação clínica principalmente na avaliação de impactos fisiológicos por estes fatores monitorados. A metodologia e setups para procedimentos de teste e calibração foram desenvolvidos e aplicados, resultando em uma infraestrutura completa de desenvolvimento e teste empregando sensores MEMS.

As ferritas hexagonais são materiais que possuem forte anisotropia magnetocristalina. A ferrita hexagonal tipo M, em especial, possui, entre outras características, elevada temperatura de Curie, estabilidade química e resistência à corrosão, fatores que a torna alvo de interesse científico e tecnológico. Dentre suas aplicações, encontram-se ímãs permanentes, materiais de armazenamento de dados, componentes em dispositivos elétricos, particularmente naqueles que operam nas frequências de microondas/GHz, entre outros. Os Laboratórios de Sistemas Eletromagnéticos (LSE) e de Materiais Eletromagnéticos (LME), do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), possuem infra-estrutura para o desenvolvimento e a pesquisa de RADOMEs (Radar Dome - Blindagem para alojamento do sistema de radar) e, atualmente, um dos principais focos dos trabalhos desenvolvidos pelos pesquisadores do LSE é a síntese de cerâmicas eletromagnéticas com esta finalidade, buscando a inovação ao desenvolver esta blindagem com materiais não convencionais, que empregam o aluminossilicato. Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho foi estudar a síntese de hexaferrita de Ba do tipo M (BaFe12O19), visando a sua aplicação como RADOME. Para isso, uma ferrita BaM com adições de CuO foi sintetizada pelo método cerâmico convencional, e analisada por medições de massa específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização eletromagnética se deu pelos métodos de impedância e Transmissão/Reflexão, na faixa de 5 MHz a 8 GHz. De uma forma geral, notou-se que as adições de CuO favoreceram a densificação e o crescimento de grão, além de influenciarem as propriedades eletromagnéticas das amostras. Verificou-se também que as adições de CuO tendem a aumentar a refletividade da ferrita BaM

A detecção, a localização, a identificação e o reconhecimento são atividades de suma importância para as Forças Armadas. Os sistemas eletro-ópticos imageadores são ferramentas muito utilizadas para essas funções, por isso, é necessária à caracterização destes sistemas, para obter seus limites reais de operação. Este trabalho teve por finalidade estabelecer uma metodologia de caracterização espectral, radiométrica e espacial, para sistemas eletro-ópticos imageadores que operam no infravermelho termal, para futura utilização em Unidades Aéreas da FAB que operem sistemas similares. Fez-se uso de uma câmera SC5600, com uma lente de 27 mm e outra de 54 mm de distância focal, ambas fabricada pela FLIR SYSTEMS, e do Laboratório de Radiometria e Caracterização de Sensores Eletro-ópticos. Primeiramente, foi realizada a caracterização espectral da câmera SC5600 por comparação, utilizando-se uma fonte termal, um monocromador e um detector de banda larga de referência. Depois, a caracterização radiométrica, utilizando-se um Corpo Negro extenso da CI SYSTEMS, para as temperaturas entre 10 e 55 C (limites do equipamento), a fim de verificar a sua acuracidade, bem como obter as suas curvas de calibração. A seguir, foi realizada a caracterização espacial, utilizando-se o mesmo Corpo Negro extenso e dois alvos usinados no padrão USAF 1951, um de aço e outro de alumínio, servindo de máscara para o Corpo Negro. E por fim, com material de baixo custo, foi construído um Corpo Negro extenso para utilização fora do laboratório. E verificou-se que os resultados obtidos foram similares ao obtidos no laboratório. Com isso, uma metodologia geral para este tipo de câmera foi proposta e aplicada e os resultados obtidos foram satisfatórios

The most common and established way of performing experimental modal analysis is to use acceleration based transducers that lead to the calculation of the displacement mode shapes. However, the use of strain measurements for use in experimental modal analysis has gained a lot of popularity in the last couple of years. Not only there are applications where the use of strain measurements makes for a more attractive and interesting option, such as structural health monitoring methods, but there are also applications where sensor size and placement might be critical and therefore strain sensors are the most eligible candidate. This thesis has as the main focus of research the use of strain sensors for experimental modal analysis. In this sense, experimental methodologies and improvements on the current ways of carrying out strain modal analysis are presented, paying particular attention to the relationship between strain and displacement modes. This study of the strain displacement relationship led to the development of a scaling methodology for strain modes and is used to demonstrate the presence of reciprocity under certain conditions. Overall, there are many experimental cases presented in this work, with the main objective of not only validating the theoretical aspects presented in the thesis, but also to provide guidance through the many steps and difficulties associated with experimental strain modal analysis.

Neste trabalho foram estudadas as características elétricas e ópticas de filmes de carbono tipo diamante (DLC Diamond-Like Carbon) depositados em um sistema de sputtering RF magnetron reativo em substratos de silício e vidro. Foram depositadas amostras em condições de processo distintas em cada tipo de substrato, sendo duas condições de pressão (5 mTorr e 10 mTorr) e para cada uma, quatro condições de potência de RF (100 W, 150 W, 200 W e 250 W). Os filmes depositados foram submetidos às seguintes técnicas de caracterização: perfilometria, para obtenção da espessura dos filmes e com isso a taxa de deposição; elipsometria, para obtenção do índice de refração; obtenção de curvas I-V, para obtenção da resistividade elétrica e cálculo do ganho de foto corrente, e da curva C-V de alta frequência, para cálculo da constante dielétrica dos filmes; transmitância óptica, para o cálculo do gap óptico através do método de Tauc; fotoluminescência, para determinar a emissão característica deste gap e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), para se observar os tipos de ligações presentes no filme e calcular a relação entre hibridizações sp3 e sp2 entre átomos de carbono e hidrogênio no filme. As variações de algumas características dos filmes de DLC com os parâmetros de processo são apresentadas e comparadas. De acordo com as características dos filmes obtidos neste trabalho, com a variação dos parâmetros de processo, é possível sua aplicação como dielétrico de campo, por apresentarem baixa constante dielétrica, sendo o valor mais baixo obtido igual a 3,4; como material dielétrico de porta considerando os filmes com alta constante dielétrica, chegando a 6,7; como material para cobertura, devido à alta uniformidade (até 95%); e, o que foi mais explorado neste trabalho, para aplicações como sensores foto sensíveis, sendo que o maior ganho de foto corrente obtido foi 67 vezes. A possibilidade de produção de filmes de DLC com diferentes propriedades através da variação das condições de processo mostra sua versatilidade para uso em diferentes aplicações. / In this work it was studied electrical and optical characteristics of diamond-like carbon (DLC) films deposited in a reactive RF magnetron sputtering system on silicon and glass substrates. Samples were deposited at different process conditions in each type of substrate at two pressure conditions (5 mTorr and 10 mTorr) and four conditions of RF power (100 W, 150 W, 200 W and 250 W). The DLC films were characterized by the following techniques: high step meter analysis, to obtain the thickness of the films and thus the deposition rate; Ellipsometry to obtain the refractive index; electrical characterization by the I-V curve, to obtain the resistivity and calculate the photo current gain, and high-frequency C-V curve, to calculate the dielectric constant of the films; optical transmittance, to calculate the optical gap by the Tauc method; photoluminescence analysis, to determine the characteristic emission of this gap; Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), to observe the different carbon-hydrogen bonds and calculate its sp3/sp2 hybridizations ratio. The way some characteristics of DLC films vary with the process parameters are presented and compared in this work. According to the characteristics of the DLC films obtained in this work, with the variation of the process parameters it is possible their application as low k dielectric insulators, because of its low dielectric constant, being the lowest obtained value 3.4; as dielectric gate material, reaching 6.7 in the films deposited in this work, as coating material due to its high uniformity (95%), and which was further explored in this work, for applications like photo-sensitive sensors, since it was obtained samples with photo current gain up to 65. The possibility of producing DLC films with different properties by varying process parameters shows its versatility for using in different applications.

As redes de sensores sem fio (RSSF) são compostas por pequenos dispositivos distribuídos em uma região geográfica com a finalidade de monitorar ou interagir com o ambiente. Esse tipo de rede tem sido alvo de grande atenção da comunidade acadêmica e empresarial, dados os avanços das produções científicas e aplicações comerciais. Além disso, há grande potencial para esse modelo de rede, pois há diversos benefícios em se ter muitos dispositivos de baixo custo trabalhando em cooperação e que ainda podem interagir com o mundo real. As RSSFs apresentam novos desafios, até então inexistentes na maioria das redes modernas. A baixa capacidade de processamento dos dispositivos, a limitação do tamanho de um pacote, a baixa taxa de transferência de pacotes, a baixa capacidade da bateria de um dispositivo e o alcance limitado do rádio dificultam ou até inviabilizam muitas implementações de segurança. Neste sentido, há uma grande variedade de protocolos de segurança, os quais tentam fornecer o máximo de propriedades desejadas, como por exemplo autenticidade e confidencialidade de mensagens. Nesta dissertação, analisamos e comparamos dois pares de protocolos de segurança que possuem grande atenção da comunidade. Os protocolos foram analisados com base em seus mecanismos criptográficos e propriedades oferecidas. Além disso, com o uso de um simulador de RSSFs, realizamos experimentos que ajudam a entender o comportamento de dois protocolos, principalmente no que se relaciona com o consumo de energia dos dispositivos sensores. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are formed by many tiny devices deployed for monitoring or interacting with the environment in a geografic area. This kind of network has received great attention in the academic and corporate community, given the advances of comercial applications and scientific developments. The benefits of having many low cost devices cooperating and interacting with the real world explain the great potential of such networks. The WSNs come with new challenges, so far not faced in modern networks. The low-power, low-processing devices, limited bandwidth and radio range make many security implementations difficult or even unfeasible. Within this context, there is a diversity of security protocols, intended to provide as many security properties as possible, like confidentiality and authentication of messages. In this master thesis, we compare and evaluate two pairs of security protocols that enjoy significant attention in the community. These protocols are evaluated based on their given properties and cryptographic primitives. Using a WSNs simulator, we performed experiments that help to understand the behavior of these two protocols, mainly for energy consumption purposes.

Robôs móveis dependem de dados provenientes de sensores para ter uma representação do seu ambiente. Porém, os sensores geralmente fornecem informações incompletas, inconsistentes ou imprecisas. Técnicas de fusão de sensores têm sido empregadas com sucesso para aumentar a precisão de medidas obtidas com sensores. Este trabalho propõe e investiga o uso de técnicas de inteligência artificial para fusão de sensores com o objetivo de melhorar a precisão e acurácia de medidas de distância entre um robô e um objeto no seu ambiente de trabalho, obtidas com diferentes sensores. Vários algoritmos de aprendizado de máquina são investigados para fundir os dados dos sensores. O melhor modelo gerado com cada algoritmo é chamado de estimador. Neste trabalho, é mostrado que a utilização de estimadores pode melhorar significativamente a performance alcançada por cada sensor isoladamente. Mas os vários algoritmos de aprendizado de máquina empregados têm diferentes características, fazendo com que os estimadores tenham diferentes comportamentos em diferentes situações. Objetivando atingir um comportamento mais preciso e confiável, os estimadores são combinados em comitês. Os resultados obtidos sugerem que essa combinação pode melhorar a confiança e precisão das medidas de distâncias dos sensores individuais e estimadores usados para fusão de sensores. / Mobile robots rely on sensor data to have a representation of their environment. However, the sensors usually provide incomplete, inconsistent or inaccurate information. Sensor fusion has been successfully employed to enhance the accuracy of sensor measures. This work proposes and investigates the use of artificial intelligence techniques for sensor fusion. Its main goal is to improve the accuracy and reliability of a distance between a robot and an object in its work environment using measures obtained from different sensors. Several machine learning algorithms are investigated to fuse the sensors data. The best model generated with each algorithm are called estimator. It is shown that the employment of the estimators based on artificial intelligence can improve significantly the performance achieved by each sensor alone. The machine learning algorithms employed have different characteristics, causing the estimators to have different behaviour in different situations. Aiming to achieve more accurate and reliable behavior, the estimators are combined in committees. The results obtained suggest that this combination can improve the reliability and accuracy of the distance measures by the individual sensors and estimators used for sensor fusion.

El objetivo general de esta tesis es diseñar e implementar un equipo que sea capaz de controlar la presión, temperatura y el tiempo, permitiendo una interacción automática de los actuadores para lograr obtener niveles de consignas adecuados dentro de la autoclave, teniendo en cuenta un diseño simple y amigable para que cualquier trabajador de la empresa pueda manipularlo. / Tesis

Hoy en día, la industria de maquinaria pesada ha desarrollado una mejora en la tecnología de sus motores; antes se tenía motores con accionamiento solo mecánico pero las diversas normas sobre el cuidado del medio ambiente y el uso efectivo de los combustibles han obligado a empresas como Caterpillar a desarrollar motores con controles electrónicos que permitan cumplir con tales normas. En tal sentido, se requiere capacitar al personal técnico mecánico en electrónica básica, lectura de planos electrónicos; entre otros, para luego brindar el servicio de mantenimiento a la maquinaria pesada. El objetivo del trabajo de tesis es el diseño e implementación de un sistema simulador de sensores para fines de entrenamiento de personal técnico mecánico. El método desarrollado para implementar el sistema consiste en un estudio sobre el funcionamiento de los sensores del sistema electrónico, el desarrollo de circuitos de acondicionamiento de señales, la selección del microcontrolador, la elaboración de un programa de aplicación para la interface y comunicación. El resultado más saltante es la simulación de las señales de los sensores con potenciómetros; las cuales se grafican en una interfaz desarrollada con el software Visual Basic donde se pueden visualizar los códigos de falla, en caso los hubiera. Teniendo en cuenta los resultados alcanzados, se concluye que este sistema es una herramienta didáctica que posibilita a los técnicos mecánicos entender el funcionamiento de los sensores y como la variación de sus señales generan códigos de falla que afectan el rendimiento de los motores electrónicos Caterpillar. / Tesis