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Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2022-05-06T13:00:54Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ppgee_Fernanda.pdf: 5686753 bytes, checksum: a73ec3b27d585f48f89c13bf2999cfa7 (MD5) AUTORIZACAO_POSTAGEM.pdf: 388187 bytes, checksum: d37113fd04fb642709ba103c4f0768c4 (MD5) Approved for entry into archive by Thiago Silva (thiago.silva@ifpb.edu.br) on 2022-05-06T19:14:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ppgee_Fernanda.pdf: 5686753 bytes, checksum: a73ec3b27d585f48f89c13bf2999cfa7 (MD5) AUTORIZACAO_POSTAGEM.pdf: 388187 bytes, checksum: d37113fd04fb642709ba103c4f0768c4 (MD5) Made available in DSpace on 2022-05-06T19:14:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ppgee_Fernanda.pdf: 5686753 bytes, checksum: a73ec3b27d585f48f89c13bf2999cfa7 (MD5) AUTORIZACAO_POSTAGEM.pdf: 388187 bytes, checksum: d37113fd04fb642709ba103c4f0768c4 (MD5) Previous issue date: 2022-05-06 A aquisição e análise dos sinais da vibração das pregas vocais tem motivado o desenvolvimento de pesquisas para o auxílio ao diagnóstico de distúrbios vocais e monitoramento das atividades de fala humana. O presente estudo objetiva realizar a avaliação de medidas de características vocais, como a frequência fundamental e suas perturbações como jitter e shimmer, proeminência do pico cepstral (Cepstral peak prominence - CPP) e medidas que avaliam a influência do ruído, tais como, relação sinal-ruído (Signal to Noise Ratio - SNR), proporção harmônico-ruído (Harmonic to Noise Ratio - HNR) e ruído-harmônico (Noise to Harmonic Ratio - NHR). Essas características foram extraídas dos sinais de vibração da pele do pescoço, obtidos através de um sensor piezoelétrico, durante o processo de fonação. Foram coletadas feminino, durante quatro dias consecutivos. Foram utilizados boxplots para ilustrar a distribuição das variações e a Anova para obter o nível de significância estatístico. Como resultados, para a maioria das medidas, obteve-se valor-p superior a 0,05, com exceção das medidas jitter e SNR, nas intensidades consideradas fraca e forte, respectivamente. Dessa forma, conclui-se que os resultados atestam que o comportamento das medidas extraídas, a partir da análise descritiva, segue a mesma tendência das teorias existentes sobre a análise acústica, tornando promissor o uso do sensor piezoelétrico para monitoramento e avaliação da qualidade vocal, a partir das vibrações da pele do pescoço. Além disso, de acordo com a análise inferencial há concordância das amostras das medidas extraídas, tornando o protótipo viável

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Filmes feitos de difluoreto de polivinilideno (PVDF), quando revestidos com tinta de prata, constituem sensores piezoelétricos que podem ser usados para detectar e medir ondas de tensão no plano em estruturas. Esses filmes podem ser cortados com diferentes dimensões geométricas e o formato final do filme pode influenciar sua curva de resposta em frequência. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência das dimensões geométricas de sensores de filme PVDF e da impedância do sistema de medição utilizado na resposta em frequência do filme, quando utilizados como elementos de detecção de ondas de tensão senoidal no plano. Para desenvolver esta análise, um modelo matemático foi usado para simular a excitação mecânica, a resposta piezoelétrica do sensor, a relação entre a frequência de excitação e a impedância elétrica de saída e seu impacto sobre o sinal obtido usando equipamento de medição elétrica típico como um osciloscópio. Resultados mostraram que as reduções no comprimento do sensor aumentaram a largura de banda de frequência adequada para medições de ondas de tensão e também aumentaram significativamente a frequência de corte superior, tornando-o adequado para medição de ondas de tensão com frequências mais altas. O aumento do comprimento e largura do sensor e a redução da espessura reduziram a frequência de corte inferior do sistema de medição, melhorando a detecção de ondas de tensão com frequências mais baixas. Simulações relacionadas a uma impedância de saída elétrica deste sensor mostraram que o efeito de carregamento pode afetar significativamente a amplitude do sinal ao longo da faixa de frequência. Para o sensor PVDF padrão e equipamento de medição elétrica típico com 1MΩ de impedância de entrada, a atenuação do sinal a 1 Hz pode ser superior a 40 dB e a frequência de corte inferior do sistema superior a 200 Hz. Tal fator, se não considerado, pode gerar erros relacionados à medição da magnitude das ondas de tensão com baixas frequências. Films of Polyvinylidene fluoride (PVDF), when covered with silver ink, constitute piezoelectric sensors that can be used to detect and measure longitudinal stress waves on structures. Such films can be cut with different geometric dimensions and the final format of the film can influence its own frequency response curve. The objective of this work is to evaluate the influence of the geometrical dimensions of PVDF thin film sensors and electrical impedance of the measurement equipment used into the frequency response of a measurement system used to detect sinusoidal stress waves actuating on a structure. To develop this analysis, a mathematical model was used to simulate the mechanical solicitation, the piezoelectric response of the sensor, the relation between the frequency of the solicitation and the electric output impedance of the sensor and its impact into the signal obtained using an oscilloscope as electrical measurement equipment. Results showed that reduction on length of sensor increased the useful frequency bandwidth for measurement of stress waves and also increased the upper cut-off frequency of operation of the measurement system, allowing its use for measurement of stress waves with higher frequencies. The increase of length and width of the sensor and decrease of its thickness reduced the lower cut-off frequency of the measurement system, improving the detection of stress waves with lower frequencies. Simulations related to the electric output impedance of this sensor showed that the loading effect can significantly affect the amplitude of the measured signal over the frequency bandwidth. For the standard PVDF sensor and typical measurement equipment with 1MΩ of electrical input impedance, the signal attenuation at 1 Hz can be higher than 40dB and the lower cut-off frequency of the measurement system can be higher than 200 Hz . Such factor, if not considered, can generate errors related to the measurement of amplitude of stress waves with lower frequencies propagating on the structure.

Submitted by Guilherme Beraldi Lucas (guilherme.beraldi@unesp.br) on 2020-12-30T12:07:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Guilherme_Beraldi.pdf: 11634955 bytes, checksum: 827c2583ce2632afa58977d37d2b041f (MD5) Approved for entry into archive by Minervina Teixeira Lopes null (vina_lopes@bauru.unesp.br) on 2021-01-05T20:15:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Lucas_gb_me_bauru.pdf: 11634955 bytes, checksum: 827c2583ce2632afa58977d37d2b041f (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-05T20:15:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lucas_gb_me_bauru.pdf: 11634955 bytes, checksum: 827c2583ce2632afa58977d37d2b041f (MD5) Previous issue date: 2020-10-29 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) A interrupção do funcionamento de um motor de indução trifásico (MIT) em uma linha de produção representa um alto custo operacional e financeiro. No entanto, estas máquinas estão frequentemente expostas a falhas mecânicas e elétricas que podem causar desde pequenos danos até a interrupção forçada de sua atividade. Esta conjuntura levou ao desenvolvimento de análises que utilizam diferentes sensores e técnicas de processamento de sinais com intuito de monitoramento dos MITs. Dentre elas, a análise de emissão acústica (EA) se destaca como uma ferramenta promissora e que se caracteriza por ser uma técnica não invasiva (TNI). Já o desequilíbrio de tensão (DT) é uma condição na alimentação elétrica da máquina e que, conhecidamente, é a origem de diversas falhas, entre elas o desgaste da isolação dos enrolamentos por efeito de sobreaquecimento, torque oscilatório e a diminuição da vida útil da máquina. Portanto, este trabalho propõe uma nova abordagem para o monitoramento dos DTs. Além de sua detecção e da identificação de qual fase foi afetada, foi também desenvolvido um sistema que possibilita a classificação de sua magnitude para MITs alimentados diretamente pela rede de baixa tensão. Para tanto, sensores piezoelétricos de baixo custo foram acoplados ao motor, tencionando a aquisição dos sinais de emissão acústica gerados como consequência dos DTs no equipamento. Para que fosse possível alcançar o diagnóstico proposto, foi desenvolvido um novo índice de análise dos sinais de EA baseado em técnicas avançadas de processamento de sinais como a Transformada Wavelet, energia do sinal de EA e a taxa de cruzamento por zero. Essas técnicas, além de possibilitarem o estudo de sinais transitórios e nãoestocásticos, também permitiram uma análise no domínio tempo-frequência dos sinais. Por fim, os resultados demonstraram que este método é capaz de detectar, identificar e classificar os DTs corretamente, o que comprova a eficiência da abordagem e dos sensores utilizados. The stoppage of a three-phase induction motor (TIM) on a production line represents a high operational and financial cost. However, these machines are often exposed to mechanical and electrical failures that can cause anything from minor damage to forced interruption of their activity. This situation has led to the development of analyses using different sensors and signal processing techniques for TIMs monitoring. Among them, acoustic emission analysis (AE) stands out as a promising tool that is characterized as a non-destructive technique (NDT). One of the most frequent anomalies, the voltage unbalance (VU) is a condition in the electrical supply that can cause winding insulation wearing due to overheating, torque oscillation, and the shortage of the machine working life. Therefore, this work proposes a new approach to detect the VUs events, identify which phase was affected by this unbalance, and classify the magnitude of the unbalanced voltage in TIMs directly powered by the low-voltage network. Thus, low-cost piezoelectric sensors were coupled to the motor, aiming to acquire the acoustic emission signals produced as a consequence of the VUs. In order to achieve the proposed diagnosis, a new AE signal analysis index was developed based on advanced signal processing techniques such as the Wavelet Transform, AE signal energy, and the zero-crossing rate. These techniques, besides enabling the study of transient and non-static signals, also allow a time-frequency domain analysis of the AE signals. Finally, the results stated that this method is capable of detecting, identifying, and classifying VUs correctly, which proves the efficiency of the approach. 88882.432803/2019-01

Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2020-11-30T17:53:07Z No. of bitstreams: 2 IGORFORCELLI_dissertacao_mestrado_eng_eletrica.pdf: 6674429 bytes, checksum: 41ab9a6b8ddeb5191c0c847dae0a9ba1 (MD5) Termo_de_Autorizacao_de_Postagem_no_Repositorio_Digital_IGORFORCELLI.pdf: 380935 bytes, checksum: 9ee3c9dfe6fe2f79a71083b26451fcb1 (MD5) Approved for entry into archive by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica (ppgee@ifpb.edu.br) on 2020-11-30T17:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 IGORFORCELLI_dissertacao_mestrado_eng_eletrica.pdf: 6674429 bytes, checksum: 41ab9a6b8ddeb5191c0c847dae0a9ba1 (MD5) Termo_de_Autorizacao_de_Postagem_no_Repositorio_Digital_IGORFORCELLI.pdf: 380935 bytes, checksum: 9ee3c9dfe6fe2f79a71083b26451fcb1 (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-30T17:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 IGORFORCELLI_dissertacao_mestrado_eng_eletrica.pdf: 6674429 bytes, checksum: 41ab9a6b8ddeb5191c0c847dae0a9ba1 (MD5) Termo_de_Autorizacao_de_Postagem_no_Repositorio_Digital_IGORFORCELLI.pdf: 380935 bytes, checksum: 9ee3c9dfe6fe2f79a71083b26451fcb1 (MD5) Previous issue date: 2020-09-30 A análise dos parâmetros da qualidade vocal é realizada pela avaliação clínica, em conjunto com o auto monitoramento, sendo fundamental para a avaliação de distúrbios relacionados à voz. A vibração da pele do pescoço (VPP) em relação aos outros métodos como análise acústica e eletroglotografia, apresenta mais vantagens, pois os sensores utilizados possuem custo mais baixo, são imunes a ruídos acústicos, o posicionamento do sensor não necessita de especialista para colocação, o sinal não sofre influência dos filtros orofaciais, levando em conta que é representada apenas a vibração gerada pela parte sonora da voz. Diante disto, o monitoramento móvel das atividades de voz é apresentado como uma ferramenta utilizada para detecção dos problemas gerados pelo abuso vocal, permitindo o monitoramento contínuo das atividades de voz do paciente durante suas atividades diárias. Dessa forma, é possível identificar durante a rotina do usuário, quando há ocorrência do uso inadequado da voz. Este trabalho propõe a análise da concordância entre as medidas extraídas de sinais referentes a vibração da pele do pescoço (VPP), capturados por um sensor piezoelétrico. Participaram da pesquisa 32 mulheres na faixa etária entre 18 e 45 anos, sem queixa vocal e sem a realização de avaliação médica. As participantes realizaram quatro seções cada, em caráter periódico e, em cada seção foram coletadas cinco tarefas de fala, sendo duas frases do CAPE-V e a vogal /ε/ sustentada em três intensidades (fraca, habitual e forte). Foram extraídas características temporais da voz (moda e média da frequência fundamental, jitter, shimmer, energia, proporção harmônico-ruído e proporção ruído-harmônico) e, em seguida os dados foram submetidos à análise estatística de variação e concordância. Em relação à análise de variação, todas as atividades de voz juntas, resultaram em significância estatística (valor-p < 0,05). Para cada tarefa de fala separada ocorreu o contrário (valor-p > 0,05), com exceção da moda da frequência fundamental, que em apenas uma das tarefas de fala utilizadas apresentou semelhança estatística. No que se refere à análise de concordância, as medidas de proporção harmônico-ruído (HNR), média e moda da frequência fundamental para vogais sustentadas e média da frequência fundamental e HNR para fala encadeada, resultaram em níveis de correlação intraclasse de moderado à bom. Os resultados alcançados neste estudo indicam que o protótipo desenvolvido pode ser utilizado de maneira confiável para aquisição das medidas de média da frequência fundamental e HNR em análise clínica, possibilitando sua utilização futura no monitoramento contínuo das atividades vocais do indivíduo.

Orientador: Prof. Dr. André Fenili Coorientador: Prof. Dr. Ricardo Gaspar Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2020. Os avanços tecnológicos atuais na análise do comportamento de estruturas têm propiciado o desenvolvimento de estruturas mais esbeltas, com menos massa e aumento de sua flexibilidade que, para o caso de braços mecânicos, apresentam vantagens como melhor estética e redução do consumo de energia. Este trabalho tem por finalidade analisar a atenuação de vibrações de vigas flexíveis que atuam como braços mecânicos, tendo as cerâmicas piezoelétricas como transdutores e um encoder. O movimento de uma viga engastada sob rotação com ângulo não prescrito foi modelado utilizando a equação da viga Euler-Bernoulli e as equações de Lagrange, utilizando o método dos modos assumidos para o primeiro modo de vibrações e o sistema de controle SDRE, com atuadores piezoelétricos posicionados a cada terço do comprimento da viga em nove combinações diferentes. Foram também realizados testes com e sem a presença de atuadores piezoelétricos, bem como com e sem a sua rigidez natural. O controle de vibrações da viga flexível mostrou-se mais eficaz no caso em que o atuador piezoelétrico foi posicionado a um terço do comprimento da viga, a contar do engastamento. Considerando todos os casos investigados, a atuação do piezoelétrico não afetou significativamente as respostas associadas à dinâmica do corpo rígido (posição do eixo, velocidade e torque). O sistema mostrou-se fracamente não linear com a utilização dos atuadores piezoelétricos. O sistema apresentou melhor resultado quando analisado com a presença dos atuadores piezoelétricos. Verificou-se que a rigidez natural dos atuadores piezoelétricos é desprezível. As estratégias de modelagem matemática e controle analisadas mostraram-se eficazes para o posicionamento e controle de vibrações do sistema de vigas flexíveis em rotação. Current technological advances in the analysis of the behavior of structures have led to the development of slimmer structures, with less mass and increased flexibility, which, in the case of mechanical arms, have advantages such as better aesthetics and reduction in energy consumption. This work aims to analyze the vibration attenuation of flexible beams that act as mechanical arms, using piezoelectric ceramics as transducers and an encoder. The movement of a beam embedded under rotation with an unrecognized angle was modeled using the uler- Bernoulli beam equation and the Lagrange equations, using the assumed modes method for the first vibration mode and the SDRE control system, with piezoelectric actuators. Positioned every third of the beam's length in nine different combinations. Tests were also carried out with and without the presence of piezoelectric actuators, as well as with and without their natural rigidity. The vibration control of the flexible beam proved to be more effective in the case where the piezoelectric actuator was positioned at one third of the beam's length, from the setting. Considering all the investigated cases, the performance of the piezoelectric did not significantly affect the responses associated with the dynamics of the rigid body (axis position, speed and torque). The system proved to be weakly non-linear with the use of piezoelectric actuators. The system showed the best result when analyzed with the presence of piezoelectric actuators. It was found that the natural rigidity of piezoelectric actuators is negligible. The mathematical modeling and control strategies analyzed were effective for positioning and controlling the vibration of the rotating flexible beam system.

A análise da saúde vocal, é fundamental para a avaliação de distúrbios relacionados à voz. Os métodos comumente utilizados para a detecção desses distúrbios geralmente são invasivos, causam desconforto ao paciente, possuem custo elevado, necessitam de local especializado e não garantem a detecção imediata do problema, sendo necessária a avaliação contínua do paciente. Diante do exposto, este trabalho propõe um sistema embarcado, de baixo custo, capaz de realizar a aquisição e análise de dados referentes a vibração das pregas vocais, através do sensor de vibração piezoelétrico. O sensor utilizado, teve seu sinal condicionado com a finalidade de permitir a coleta de dados pelo microcontrolador ESP32. O sistema implementado mostrou-se eficaz como ferramenta de apoio ao monitoramento da saúde vocal do locutor, com a detecção das medidas de frequência fundamental, jitter e shimmer, XII SIMPÓSIO DE ENGENHARIA BIOMÉDICA - IX SIMPÓSIO DE INSTRUMENTAÇÃO E IMAGENS MÉDICAS

Orientador: Prof. Dr. Andre Fenili Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2016. Uma viga em rotação é equipada com sensores e atuadores piezoelétricos em conjunto com um controlador proporcional-derivativo (PD) ou um controlador do tipo regulador linear quadrático (LQR) para comparação. O objetivo dos controladores é a minimização da deflexão na extremidade livre da estrutura devido ao seu movimento em torno do eixo de rotação. Utilizando o efeito piezoelétrico ¿ a geração de uma voltagem quando a estrutura está sujeita a uma tensão mecânica ¿ e, inversamente, a geração de uma deformação quando sujeito a uma voltagem, a estrutura do tipo viga é considerada como um sistema inteligente, tendo a capacidade de detectar e corrigir deflexões ao longo de seu comprimento. Usando as equações de Lagrange, a equação governante do movimento é obtida para a viga. A força (momento) e a rigidez da cerâmica piezoelétrica são subsequentemente adicionadas à equação governante da viga. A função de Heaviside é usada para a localização do atuador piezoelétrico ao longo da viga. A posição do atuador piezoelétrico varia a partir da extremidade engastada até a extremidade livre da viga ocupando três diferentes posições. O comprimento do atuador piezoelétrico é de um terço do comprimento da viga. O melhor posicionamento do piezoelétrico dentre os investigados é determinado para os três primeiros modos de vibração. Duas técnicas de controle linear são investigadas com o objetivo de eliminar a vibração na estrutura flexível: PD e LQR. O grau de liberdade associado ao movimento de rotação da viga (e suas derivadas) é prescrito por meio de um perfil pré-definido. A rotating beam is fitted with piezoelectric sensors and actuators in conjunction with a proportional-derivative (PD) controller and a linear quadratic regulator (LQR) controller in order to minimize the deflection of the tip due to the rotational motion of the structure. Utilizing the piezo effects, the generation of a voltage, when subjected to a strain, and conversely the generation of a strain when subjected to a voltage, the system is considered as smart, having the ability to sense and correct deflections of the tip of the beam. Using the equations of Lagrange, the governing equation of motion is derived for the beam. The force (moment) and the stiffness of the piezo ceramic are subsequently added to the governing equation of the beam. In a model of the system, a Heaviside function is used to manipulate the position of the piezo. The position of the piezo will be varied from the root of the beam (the clamped end) to the free end of the beam, occupying three different positions; the length of the piezo is a third of the beam¿s length. The best position of the piezo is determined for three modes of vibration. Two linear control techniques are investigated in order to eliminate vibration in the flexible structure. The degree of freedom associated with the rotational motion is obtained by a predefined profile.

Submitted by Thais Silva do Amaral null (thais_rpss@yahoo.com) on 2016-06-03T19:14:32Z No. of bitstreams: 1 Thais Silva do Amaral-Dissertação.pdf: 3804617 bytes, checksum: 8083e47078da73695bac6f8aa62e3778 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-08T13:24:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amaral_ts_me_araiq_par.pdf: 1221750 bytes, checksum: e72ea0e2cee4ebb7654b4a0d18d9289f (MD5) Made available in DSpace on 2016-06-08T13:24:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amaral_ts_me_araiq_par.pdf: 1221750 bytes, checksum: e72ea0e2cee4ebb7654b4a0d18d9289f (MD5) Previous issue date: 2015-05-12 Polímeros derivados do petróleo como polietileno tereftalato (PET) e polietileno naftalato (PEN), são utilizados em larga escala como substratos em diversos dispositivos eletrônicos. A crescente preocupação com o meio ambiente nos leva a buscar alternativas sustentáveis na utilização de materiais para fabricação de novas tecnologias. Neste trabalho, com o intuito de avaliar a viabilidade da substituição destes substratos por polímeros naturais, foi explorada uma biocelulose, a celulose bacteriana (CB), secretada por bactérias Acetobacter xylinum, que é um polímero de obtenção ―verde‖, não gerando resíduos ou altos impactos ambientais para ser produzida, além de possuir características desejáveis para ser utilizado como substrato em novos materiais, como resistência mecânica com módulo de Young de 134 GPa, tamanho nanométrico das fibras e transparência. Membranas funcionais foram obtidas pelo crescimento de nanofios de óxido de zinco na sua superfície. Os nanofios de ZnO foram obtidos com comprimento médio de 1,69 ± 0,08 μm e diâmetro de 37,2 ± 4,2 nm. Os materiais foram avaliados estruturalmente pela Difratometria de Raios-x (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), e quimicamente utilizando Espectroscopia de Espalhamento Raman e Espectroscopia Vibracional na Região do Infravermelho (FT-IR). Também foram realizadas de medidas de Impedância Elétrica e Análise termogravimétrica (TG/DTG). Por fim os materiais foram testados em três diferentes aplicações: como membrana para fotodegradação de corantes, sensor piezoelétrico e substrato removível para obtenção de fios de ZnO não suportados que se mostraram aplicações viáveis para o material. Petroleum-derived polymers such as Polyethylene Terephthalate (PET) and Polyethylene Naphthalate (PEN), are largely used as substrates in various electronic devices. The growing concern with the environment leads us to seek sustainable alternatives in the use of materials for the manufacture of new technologies. In this work, in order to assess the feasibility of replacing these substrates by natural polymers, bacterial cellulose (BC) was explored, secreted by bacteria Acetobacter xylinum is a ―green‖ polymer that don’t generate waste or high environmental impacts to be produced, and has desirable characteristics for use as new substrate materials, such as mechanical strength with Young's modulus of 134 Gpa, nano-sized fibers and transparency. Functional membranes were prepared by growing ZnO nanowires on the BC dried membranes surface. The obtained ZnO nanowires presented an average length of 1.69 ± 0.08 m and diameter of 37.2 ± 4.2 nm. Materials were evaluated structurally by X-ray Diffraction (XRD) and High-resolution Transmission Electron Microscopy (HRTEM), chemically using Raman Scattering spectroscopy and Vibrational Spectroscopy in the Infrared Region (FT-IR). Electrical Impedance measurements and thermal gravimetric analysis (TG / DTG) were performed as well. Finally the materials were tested in three different applications: as a membrane for dyes photodegradation, piezoelectric sensor and removable substrate for obtaining unsupported ZnO nanowires that are viable applications for the material.

Mestrado em Engenharia Civil A quantificação do material sólido transportado (transporte sólido) ao longo de um curso de água é extremamente importante nas mais variadas áreas da engenharia fluvial. O transporte sólido em rios de montanha dá-se maioritariamente por arrastamento no fundo, através de deslizamento, rolamento e saltação dos sedimentos. Ao longo dos tempos foram desenvolvidas várias fórmulas para estimar o transporte sólido por arrastamento, contudo, devido à complexidade dos processos de transporte de sedimentos, bem como a variabilidade espacial e temporal, a previsão de taxas de transporte não foi conseguida exclusivamente através de investigação teórica. Para obter um melhor conhecimento sobre os processos de transporte sólido por arrastamento em rios de montanha, torna-se necessário monitorizá-los com maior precisão possível. Com os avanços na electrónica, novos métodos tecnológicos foram desenvolvidos para resolver a problemática da quantificação do transporte sólido, em detrimento dos atuais métodos tradicionais, que se baseiam na recolha de amostras em campo, para posterior correlação. O objetivo principal da presente dissertação foi o desenvolvimento de um equipamento capaz de estimar/monitorizar continuamente o transporte sólido por arrastamento em rios de montanha, que utilizasse tecnologia de baixo custo. Este equipamento dispõe de um sensor piezolelétrico que realizará medições à vibração causada pelo embate dos sedimentos sobre uma chapa metálica. A energia do sinal resultante dos impactos reverterá em peso. A metodologia usada para a obtenção das medições foi a realização de ensaios laboratoriais, tendo sido dado especial destaque à influência da variação do caudal, bem como da forma dos sedimentos, na intensidade do sinal adquirido. The measurement of sediment load transport along a river flow is of great importance in fluvial engineering. The load transport in mountain river flows occurs mainly by bedload, through sliding, rolling and saltation of the sediments. Throughout the time, several formulae have been developed in order to estimate the bedload transportation, however, due to the complexity of the sediment transportation processes, as well as the spatial and temporal variability, theoretical investigation has not been enough to accurately predict the transportation rates. To obtain a better knowledge regarding the bedload transportation processes in mountain rivers, it becomes essential to monitor them with the highest possible precision. Along with electronic developments came new technological methods to address the bedload transportation measurement issue, replacing the current traditional methods based on the capture of field samples, for posterior correlation. The main purpose of this dissertation consists on the development of equipment that allows a continuous estimation/monitoring of the bedload transportation in mountain rivers, using low cost technology. This equipment includes a piezoelectric sensor that will measure the vibration caused by the impact of the sediments on a metal plate. The signal energy resulting from those impacts will be reverted in weight. The methodology used to obtain the measurements lied on laboratory experiments, highlighting the influence of the variation of the channel flow, as well as the shape of the sediments, in the acquired signal.

A presença de sistemas eletrónicos nos veículos automóveis tem vindo a aumentar de forma considerável nos últimos 30 anos, tornando possível o aumento dos padrões de eficiência, segurança e conforto dos mesmos. Os sistemas de acionamento automático dos limpa-para-brisas, baseados em sensores de chuva óticos, têm registado um crescimento quase exponencial nos últimos 10 a 15 anos; no ano 2000, apenas 5 % dos veículos novos produzidos na Europa estavam equipados com este sistema, hoje é um equipamento amplamente difundido na oferta automóvel existente. O presente trabalho consistiu no estudo de uma solução para deteção de chuva em veículos automóveis com a aplicação de um sensor piezoelétrico, tendo em vista a obtenção de uma solução mais versátil e aplicável em vários pontos do veículo. As reduzidas dimensões, a elevada sensibilidade do sensor e a facilidade de aplicação nas superfícies de ensaio foram fatores que motivaram a escolha deste tipo de equipamento como elemento sensorial. As hipóteses definidas para o procedimento laboratorial basearam-se nas conclusões obtidas em estudos anteriormente desenvolvidos no campo dos sensores de chuva para automóveis e nas capacidades dos materiais piezoelétricos para medição de pluviosidade. Os sensores foram instalados sob as superfícies do veículo que apresentavam, simultaneamente, uma maior exposição à pluviosidade, quando este está em movimento, e um menor risco de sofrer danos. Os resultados obtidos permitiram concluir que a utilização deste tipo de sensores permite detetar elevados níveis de pluviosidade e em superfícies com considerável capacidade de deformação elástica. A sua implementação futura em veículos automóveis exige mais algum trabalho de melhoria dos processos de fixação dos sensores e do condicionamento de sinal utilizados. The presence of electronic devices in vehicles has been raising in a notorious way in the last 30 years, making possible to increase its efficiency, safety and comfort standards. Automatic windshield wiper acting systems, based on optical rain sensors, have had an almost exponential growth in the last 10 to 15 years; in the 2000 year, only 5 % of new vehicles produced in Europe were equipped with this system, today it is a widely spread equipment in the present automobile market offer. The present work consisted in the study of a solution for rain detection in automobiles with the application of a piezoelectric sensor, in order to obtain a more versatile and applicable solution in several parts of the vehicle. The sensor’s small dimensions, the high sensibility and easiness of application over the testing surfaces have been factors that motivated the choice of this type of equipment as a sensorial element. The defined hypotheses for the laboratorial procedure were based on conclusions of previous studies about automotive rain sensors and in piezoelectric materials capabilities for rainfall measuring. The sensors were placed in automobiles’ surfaces that presented, simultaneously, a greater exposition to rainfall, when the vehicle is in motion, and a smaller risk of suffering damage. The results achieved showed that the use of this kind of sensors allows detecting high rainfall in surfaces with considerable elastic deformation capability. The future implementation in vehicles requires some more work to improve processes for setting sensors and signal conditioning used.