Um esquema de Fourier local para análise tempo-frequência de sinais não-estacionários aplicado a ruído eletroquímico

Sinais diversos estão presentes em nosso cotidiano, assim como nas medidas realizadas nas atividades de ciência e tecnologia. Dentre estes sinais, tem grande importância tecnológica aqueles associados à corrosão de estruturas metálicas. Assim, esta tese propõe o estudo de um esquema local de transformada de Fourier janelada, com a janela variando em função da curtose, aplicada a sinais de ruído eletroquímico. A curtose foi avaliada nos domínios do tempo e da frequência e processada pelo programa desenvolvido para esse fim. O esquema foi aplicado a sinais de ruído eletroquímico dos aços UNS S31600, UNS G10200 e UNS S32750 imersos em três soluções: FeCl3 0,1 mol=L (cloreto férrico), H2SO4 5%(ácido sulfúrico) e NaOH 0,1%(hidróxido de sódio). Para os aços inoxidáveis, estas soluções promovem corrosão localizada, uniforme e passivação, respectivamente. Visando testar o desempenho do esquema de Fourier desenvolvido, testes foram realizados utilizando-se inicialmente sinais sintéticos e em seguida sinais de ruído eletroquímico. Notou-se que os sinais têm características de não-estacionaridade e a maior parte da energia está presente em baixa frequência. Os intervalos de tempo e de frequência onde se concentra a maior parte da energia do sinal foram correlacionados. Para os picos máximos dos sinais de potencial e corrente obtidos de amperimetria de resistência nula, a correlação entre eles foi baixa, independente da forma de corrosão presente. Conclui-se que o método se adaptou bastante bem às características locais do sinal eletroquímico permitindo o monitoramento dos espectros tempo-frequência. O fato de ser sensível às características locais do sinal permite analisar aspectos dos sinais que do modo clássico não podem ser diretamente processados. O método da transformada de Fourier janelada variável (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adaptou-se muito bem no monitoramento dos sinais originados de potencial de circuito aberto e amperimetria de resistência nula.

Several signals are present in our daily lives, as well as in the measurements from scientific and technological procedures. Among these signals, it has great technological importance those associated with corrosion of metallic structures. Thus, this thesis considers a local windowed Fourier transform, varying according to the kurtosis of signals, applied to electrochemical noise. The kurtosis was assessed in the kurtosis of the time and frequency domains and evaluated by the software developed for this purpose. The scheme has been applied to electrochemical noise signals of UNS S31600, UNS G10200 and UNS S32750 steels immersed in three solutions: FeCl3 0.1 mol=L (ferric chloride), H2SO4 5 % (sulfuric acid) and NaOH 0.1 % (sodium hydroxide). For stainless steels, these solutions cause localized corrosion, uniform corrosion and passivation, respectively. To test the performance of the proposed Fourier scheme, tests were conducted initially using synthetic signal and then electrochemical noise signals. It is worth noticing that the signals have non-stationary characteristics and most part of its energy is present at low frequency. The time and frequency intervals which concentrate most part of the energy of the signal were correlated. For the maximum peaks of the potential and current signals obtained by zero resistance ammeter, the correlation between them was low, regardless of the form of present corrosion. We conclude that the method is well adapted to the local features of the electrochemical signal allowing the monitoring of time-frequency spectograms. As the method is sensitive to the local features of the sign, it allows to analyse signals that by the classic approach can not be directly processed. The windowed Fourier transform (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adapted very well in monitoring of the signals originated by open circuit potential and zero resistance ammeter.