Intensidade acústica útil: um novo método para identificação de regiões radiantes em superfícies com geometrias arbitrárias

Neste trabalho é descrita a teoria necessária para a obtenção da grandeza denominada intensidade supersônica, a qual tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ruído que efetivamente contribuem para a potência sonora, filtrando, consequentemente, a parcela referente às ondas sonoras recirculantes e evanescentes. É apresentada a abordagem de Fourier para a obtenção da intensidade supersônica em fontes com geometrias separáveis e a formulação numérica existente para a obtenção de um equivalente à intensidade supersônica em fontes sonoras com geometrias arbitrárias. Este trabalho apresenta como principal contribuição original, uma técnica para o cálculo de um equivalente à intensidade supersônica, denominado aqui de intensidade acústica útil, capaz de identificar as regiões de uma superfície vibrante de geometria arbitrária que efetivamente contribuem para a potência sonora que será radiada. Ao contrário da formulação numérica existente, o modelo proposto é mais direto, totalmente formulado na superfície vibrante, onde a potência sonora é obtida através de um operador (uma matriz) que relaciona a potência sonora radiada com a distribuição de velocidade normal à superfície vibrante, obtida com o uso do método de elementos finitos. Tal operador, chamado aqui de operador de potência, é Hermitiano, fato crucial para a obtenção da intensidade acússtica útil, após a aplicação da decomposição em autovalores e autovetores no operador de potência, e do critério de truncamento proposto. Exemplos de aplicações da intensidade acústica útil em superfícies vibrantes com a geometria de uma placa, de um cilindro com tampas e de um silenciador automotivo são apresentados, e os resultados são comparados com os obtidos via intensidade supersônica (placa) e via técnica numérica existente (cilindro), evidenciando que a intensidade acústica útil traz, como benefício adicional, uma redução em relação ao tempo computacional quando comparada com a técnica numérica existente.

Aperfeiçoamento do algoritmo algébrico sequencial para a identificação de variações abruptas de impedância acústica via otimização

Neste trabalho são utilizados a técnica baseada na propagação de ondas acústicas e o método de otimização estocástica Luus-Jaakola (LJ) para solucionar o problema inverso relacionado à identificação de danos em barras. São apresentados o algoritmo algébrico sequencial (AAS) e o algoritmo algébrico sequencial aperfeiçoado (AASA) que modelam o problema direto de propagação de ondas acústicas em uma barra. O AASA consiste nas modificações introduzidas no AAS. O uso do AASA resolve com vantagens o problema de identificação de danos com variações abruptas de impedância. Neste trabalho são obtidos, usando-se o AAS-LJ e o AASA-LJ, os resultados de identificação de cinco cenários de danos. Três deles com perfil suave de impedância acústica generalizada e os outros dois abruptos. Além disso, com o objetivo de simular sinais reais de um experimento, foram introduzidos variados níveis de ruído. Os resultados alcançados mostram que o uso do AASA-LJ na resolução de problemas de identificação de danos em barras é bastante promissor, superando o AAS-LJ para perfis abruptos de impedância.

Caracterização do reservatório Marlim por inversão acústica

Exploracionistas tem grande interesse em sistemas turbidíticos, pois em geral estes compõem prolíficos plays exploratórios. No entanto, estes potenciais reservatórios se encontram muitas vezes perto ou abaixo de resolução sísmica. Dessa forma, no processo de inversão, é importante integrar os dados sísmicos com qualidade de resolução obtida a partir do seu pré-condicionamento, para que o resultado final possua características detalhadas das camadas. O pré-condicionamento possibilita melhora na resolução dos dados sísmicos, através da atenuação dos ruídos aleatórios. Como objetivo final, foi realizada a inversão acústica em dados sísmicos post stack, migrados em tempo, a um sistema de turbiditos na Bacia de Campos. O principal objetivo da inversão sísmica é transformar o dado de reflexão em propriedades petrofísicas quantitativas. A inversão para impedância acústica é comumente utilizada para predição de porosidade. O fluxo de trabalho proposto foi dividido em cinco estágios principais: pré-condicionamento sísmico do dado 3D, correlação poço-sísmica, construção do modelo de baixa frequência, inversão do dado, e estimativa da porosidade. Os resultados mostraram que o cubo de impedância acústica invertido possui resolução muito superior quando comparado com o dado em amplitude sísmica, possibilitando melhor visualização das feições geológicas do Campo de Marlim. Além de suas limitações, como desconsiderando os efeitos das variações de fluido e variações litológicas complexas sobre a relação porosidade/impedância, o método fornece uma ferramenta confiável para exploração sísmica. Detalhes mais precisos das propriedades petrofísicas podem ser obtidos através de métodos de inversão mais sofisticados, a partir de dados pre stack.

Estudo da precisão e da exatidão da técnica da birrefringência acústica na avaliação de tensões residuais e aplicadas.

Este trabalho apresenta um procedimento numérico para o estudo da precisão e da exatidão da técnica de birrefringência acústica como usada no Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) para avaliação de tensões residuais e aplicadas em estruturas metálicas. Esse procedimento deverá ser incorporado posteriormente ao módulo de processamento de sinal do sistema ultrassônico utilizado no Laboratório de Ultrassom do IEN para levar em conta, de forma automática e sistemática, as incertezas nos dados de entrada e as suas propagações ao longo dos cálculos efetuados. A birrefringência acústica é geralmente definida a partir das velocidades de duas ondas ultrassônicas volumétricas de incidência normal e ortogonais entre si. A birrefringência pode ser definida diretamente a partir dos tempos de percurso dessas duas ondas, uma vez que elas percorrem o mesmo espaço físico. Os tempos de percurso das ondas podem ser assim considerados como as variáveis primárias de interesse. Por meio da teoria da acustoelasticidade é possível relacionar a birrefringência acústica com as tensões atuantes no material explorando o fato da velocidade da onda ultrassônica ser afetada pela presença de um campo de tensões. Nesta dissertação elaborou-se um conjunto de planilhas eletrônicas no aplicativo Microsoft Excel para efetuar de forma automática todos os cálculos necessários ao objetivo proposto, levando em conta as incertezas nos dados, sua propagação ao longo dos cálculos e o número de dígitos significativos nos resultados. Como exemplo do procedimento desenvolvido, o estudo da precisão e da exatidão na determinação das tensões em uma viga de aço sob flexão pela técnica da birrefringência acústica é apresentado. Como valor de referência, para fins do cálculo da exatidão alcançada, utilizou-se uma solução analítica derivada da teoria clássica da resistência de materiais. Os resultados encontrados indicaram uma razoável precisão, com um erro relativo menor do que 8%, e uma baixa exatidão, menor do que 57%, nos pontos da viga sujeitos às maiores tensões principais de flexão.

Comparação de dois métodos geofísicos acústicos no mapeamento de fundos submersos: estudo de caso no Mar de Cananéia, Sistema estuarino de Cananéia-Iguape (SP)

Os estuários são ambientes altamente dinâmicos e concentram a maior parte da população mundial em seu entorno. São ambientes complexos que necessitam de uma gama de estudos. Nesse contexto, este trabalho visa contribuir para o entendimento dos estuários lagunares, tendo como objetivo comparar duas ferramentas geofísicas acústicas no mapeamento de uma porção submersa do Mar de Cananéia que está inserido no Sistema Estuarino Lagunar de Cananéia-Iguape (SP). Os equipamentos utilizados nesta pesquisa são o Sonar de Varredura Lateral e o Sistema Acústico de Classificação de Fundo RoxAnn, através da parametrização de amostras de fundo. A comparação do padrão acústico do Sonar de Varredura Lateral com as amostras de fundo da região permitiu o reconhecimento de 6 tipos distintos de padrões acústicos e a relação positiva com o diâmetro médio do grão foi de 50%. A comparação da resposta acústica do Sistema Acústico de Classificação de Fundo RoxAnn com o diâmetro médio do grão foi igualmente de 50%. Isto deve-se ao fato de que os valores produzidos pelo eco 1 e pelo eco 2 deste equipamento mostram que, por ser um mono-feixe e por analisar valores de intensidade do retorno acústico, o equipamento em questão pode responder a outros fatores ambientais que não seja somente o diâmetro médio do grão. Ao comparar a resposta acústica do Sonar de Varredura Lateral com o Sistema Acústico de Classificação de fundo RoxAnn obteve-se um resultado positivo de 93%. Isto pode ser explicado pelo fato de o Sonar de Varredura Lateral gerar uma imagem acústica do fundo. Em locais onde tem-se amostra e os valores do eco 1 e do eco 2 do Sistema Acústico de Classificação de Fundo RoxAnn são altos, pode-se associar a esses locais a influência da compactação dos sedimentos finos através da análise das imagens do Sonar de Varredura Lateral. Por meio da comparação destes dois métodos foi possível estabelecer um intervalo de valores para o eco 1 que pode ser associado ao diâmetro médio do grão. Assim, valores entre 0.170 a 0.484 milivolts podem ser associados a sedimentos finos com granulometria até areia fina. Valores entre 0.364 a 0.733 podem ser associados a sedimentos de granulometria entre areia fina a média. Valores acima de 0.805 milivolts até 1.585 milivolts podem ser associados a sedimentos mais grossos como carbonatos biodetríticos ou areias grossas. E, por fim, valores acima de 2.790 milivolts podem ser associados a afloramentos rochosos.

Teste de não-palavras para afásicos: uma contribuição para a prática fonoaudiológica

A afasia pode ser definida como uma alteração no conteúdo, na forma e no uso da linguagem e de seus processos cognitivos subjacentes, tais como percepção e memória adquirida por lesão neurológica. Essa alteração é caracterizada por redução e disfunção, que se manifestam tanto no aspecto expressivo quanto no receptivo da linguagem oral e escrita, embora em diferentes graus em cada uma dessas modalidades (CHAPEY 1996). A alça fonológica constitui um dos três componentes do modelo de memória de trabalho proposto por Baddeley e Hitch (1974) e sua função é armazenar temporariamente as informações verbais e retê-las por um breve período tanto para a compreensão verbal como para a repetição acústica. De acordo com Gathercole e Baddeley (1993), a tarefa de repetição de não-palavras é capaz de solicitar mais a memória fonológica, uma vez que o fato do input ser desconhecido, e não exposto às influências lexicais ou ao uso de estratégias mnemônicas, possibilita avaliar as reais condições do sistema de memória. Considerando-se que afásicos têm dificuldades para memorizar palavras, frases ou instruções e que inexistem estudos nacionais que verificassem o desempenho de afásicos em um teste de não-palavras, a presente dissertação tem como objetivo verificar a integridade da alça fonológica de seis afásicos por meio da aplicação de um teste de não-palavras elaborado para tal objetivo. Como resultado, observou-se através das análises, desempenhos variados, porém com piora significativa no desempenho influenciado pelo aumento da extensão da palavra, corroborando assim, com estudos já realizados com outras categorias de distúrbios linguísticos

Padrões geoacústicos de fundo e sub-fundo na Baía de Sepetiba: implicações no conhecimento da geologia do holoceno

A Baía de Sepetiba, localizada entre a Baía de Guanabara e a Baía de Ilha Grande, Estado do Rio de Janeiro, está inserida em um cenário estratégico para o desenvolvimento econômico do Estado. Isto ocorre devido ao aumento da concentração populacional, que está diretamente relacionado com o turismo, com a presença de portos e de áreas industriais. Sendo assim, se faz necessário estudar sua estrutura geológica e dinâmica sedimentar para entender sua evolução ao longo do tempo e para uma utilização mais racional desta área. Utilizando-se da sísmica rasa de alta resolução e da sonografia de varredura lateral juntamente com dados pretéritos de amostragem superficial de sedimentos, o presente trabalho tem como objetivo principal analisar sua geologia holocênica. A investigação, em subsuperfície, da geologia estrutural e sedimentar dessa baía, através da interpretação de 09 perfis sísmicos, baseada na determinação de diferentes tipos de ecotexturas, revelou a presença de diferentes pacotes sedimentares depositados ao longo do Holoceno. Ao todo, foram encontrados 15 tipos de ecotexturas perfazendo 14 camadas sedimentares, que estão relacionados em 4 Grupos de acordo com sua distribuição. Já a investigação em superfície através dos registros sonográficos, baseada nos diferentes graus de reflexão acústica (backscattering) e parametrizada pelos dados de amostragem direta pretérita, identificou 6 padrões sonográficos distintos. Com isso foi confeccionado um novo mapa de distribuição textural dos sedimentos superficiais da Baía de Sepetiba. Com a correlação dos dados de sísmica rasa com os dados sonográficos, foi possível ainda sugerir a provável existência de neotectonismo na área de estudo.

Análise da viabilidade de aplicações de monitoramento e controle utilizando redes acústicas submarinas.

A acústica submarina vem sendo estudada por décadas, mas redes submarinas com transmissão acústica e protocolos específicos para a comunicação neste meio são campos de pesquisa que estão iniciando. Recentemente alguns simuladores, baseados no NS-2, foram desenvolvidos para o estudo destas redes. Este trabalho avalia através de simulações a viabilidade de aplicações genéricas de monitoramento e controle em redes acústicas submarinas. São propostas e utilizadas três topologias básicas para redes acústicas submarinas: linha, quadro e cubo e dois protocolos MAC: Broadcast e R-MAC. Em nossas análises comparamos esses dois protocolos em relação ao consumo total de energia e o atraso total na rede. Os resultados mostram que essas topologias associadas aos protocolos MAC atendem as necessidades e as peculiaridades da grande maioria das aplicações de monitoramento e controle que utilizam redes acústicas submarinas. O objetivo deste estudo não foi determinar qual a melhor topologia ou o melhor tipo de protocolo de acesso ao meio, mais sim determinar qual a configuração de rede mais indicada para determinada aplicação levando em consideração as características da cada uma delas.

Monitoramento de cura e fotocura de resinas epóxi através da espectroscopia fotoacústica

Neste trabalho foi proposto o monitoramento do processo de cura e fotocura de resinas epóxi através da Espectroscopia Fotoacústica. Nos experimentos, foram utilizados dois tipos de resinas epóxi: A resina Epoxtec 331, com o endurecedor DER 24, e a resina fotocurada EBECRYL 3720-TP25, com o fotoiniciador OMNIRAD 808. Foram utilizados dois modelos de células fotoacústicas: uma baseada na técnica de diferença de fase dos dois feixes (T2F); e outra convencional. São apresentadas as montagens experimentais desenvolvidas para os monitoramentos da cura e fotocura das resinas. O estudo foi realizado monitorando o sinal fotoacústico fazendo varredura em comprimentos de onda. Também foi monitorado o sinal fotoacústico em função do tempo durante as curas e fotocuras. Foi estudado o efeito de luz saturante, não modulada, nos processos de fotocura. Tanto a amplitude quanto a fase do sinal fotoacústico revelaram-se boas ferramentas para o monitoramento proposto. Apesar de muitos dos efeitos encontrados, nos estudos realizados, ainda não terem explicação, o presente trabalho mostrou a potencialidade da espectroscopia fotoacústica para esta área de pesquisa.

Mapeamento das regiões radiantes em placas retangulares vibrantes via método dos elementos de contorno com velocidade média e intensidade útil

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.

Redes neurais artificiais aplicadas à determinação do tamanho ótimo da malha para o cálculo da intensidade útil

Neste trabalho é apresentado um estudo para a determinação do tamanho ótimo da malha de elementos, utilizando redes neurais artificiais, para o cálculo da intensidade útil. A ideia principal é treinar as redes de modo a possibilitar a aprendizagem e o reconhecimento do melhor tamanho para diversas áreas superficiais em fontes sonoras com geometria plana. A vantagem de se utilizar redes neurais artificiais deve-se ao fato de apresentarem um único tamanho para a obtenção da intensidade útil, consequentemente, uma redução significativa de tempo computacional quando comparado com o tempo de cálculo de uma malha bem refinada. Ensaios numéricos com placas planas - geometria separável que permite uma solução analítica - são utilizados para se realizar comparações. É apresentado um estudo comparativo entre o tempo computacional gasto para a obtenção da intensidade útil e o mesmo com a malha otimizada via redes neurais artificiais. Também é apresentada uma comparação do nível de potência sonora mediante solução numérica, a fim de validar os resultados apresentados pelas redes neurais.

Inteligência computacional aplicada na geração de respostas impulsivas bi-auriculares e em aurilização de salas

Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem para obter as respostas impulsivas biauriculares (BIRs) para um sistema de aurilização utilizando um conjunto de redes neurais artificiais (RNAs). O método proposto é capaz de reconstruir as respostas impulsivas associadas à cabeça humana (HRIRs) por meio de modificação espectral e de interpolação espacial. A fim de cobrir todo o espaço auditivo de recepção, sem aumentar a complexidade da arquitetura da rede, uma estrutura com múltiplas RNAs (conjunto) foi adotada, onde cada rede opera uma região específica do espaço (gomo). Os três principais fatores que influenciam na precisão do modelo arquitetura da rede, ângulos de abertura da área de recepção e atrasos das HRIRs são investigados e uma configuração ideal é apresentada. O erro de modelagem no domínio da frequência é investigado considerando a natureza logarítmica da audição humana. Mais ainda, são propostos novos parâmetros para avaliação do erro, definidos em analogia com alguns dos bem conhecidos parâmetros de qualidade acústica de salas. Através da metodologia proposta obteve-se um ganho computacional, em redução do tempo de processamento, de aproximadamente 62% em relação ao método tradicional de processamento de sinais utilizado para aurilização. A aplicabilidade do novo método em sistemas de aurilização é reforçada mediante uma análise comparativa dos resultados, que incluem a geração das BIRs e o cálculo dos parâmetros acústicos biauriculares (IACF e IACC), os quais mostram erros de magnitudes reduzidas.

Influência do ruído sonoro subaquático na variação dos assobios do boto-cinza, Sotalia guianensis

A poluição sonora é um grave problema nos oceanos devido à eficiência de propagação do som na água e à importância da comunicação acústica para os organismos marinhos. Delfinídeos utilizam o som para comunicação, coordenação de grupo, percepção do hábitat e busca por alimentos, já tendo sido demonstrado que podem alterar suas vocalizações em função do aumento do ruído subaquático. O presente estudo realizou uma comparação dos assobios do boto-cinza Sotalia guianensis em dois ambientes acústicos distintos, um silencioso e um ruidoso, dentro da Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, Brasil. Também foram realizadas investigadas as relações dos parâmetros acústicos dos assobios de S. guianensis com os valores de pressão sonora do ruído subaquático. O sistema de gravação foi totalmente calibrado e consistiu de um gravador digital Marantz PMD670 com taxa de amostragem de 96 kHz e um hidrofone HTI-96MIN (5 Hz 30 kHz, sensibilidade média de -170,5 dB re 1 Pa). As gravações realizadas dos assobios e do ruído subaquático ocorreram simultaneamente em duas regiões da baía: a APA de Guapimirim e o Canal central. Durante o período de amostragem os grupos de S. guianensis foram observados em três estados comportamentais: alimentação, deslocamento e socialização; foram anotadas também informações quanto a tamanho e composição de grupo. A análise dos assobios foi realizada no software Raven 1.4 e 10 parâmetros acústicos foram extraídos. Também foi calculada a razão de emissão de assobios. A análise de ruído subaquático foi realizada no software Adobe Audition 1.5, onde foram extraídos valores de pressão sonora do ruído 300ms imediatamente antes de cada assobio analisado, sendo utilizados para análise estatística os maiores valores de pressão sonora dentro de sete intervalos de frequência. Um Teste U de Mann-Whitney foi aplicado para comparar os parâmetros acústicos dos assobios e os valores de pressão sonora das duas regiões amostradas. Esta comparação foi feita para cada estado comportamental observado durante a coleta. Posteriormente foi realizado um teste de correlações de Spearman para investigar a relação entre os parâmetros acústicos e os valores de pressão sonora. Este teste também foi feito separadamente para cada estado comportamental. No comportamento de alimentação foi encontrada diferença na duração, na frequência central e em todos os valores de pressão sonora. Durante o comportamento de socialização foi encontrada diferença na duração e em todos os valores de pressão sonora. Durante o comportamento de alimentação foi encontrada relação entre cinco parâmetros acústicos, a taxa de vocalização e a pressão sonora. Durante o comportamento de socialização foi encontrada relação entre a duração e a pressão sonora. S. guianensis alterou seu comportamento acústico em situações ruidosas, diminuindo a duração e aumentando a taxa de vocalização. Na Baía de Guanabara esta espécie está exposta diariamente a poluição sonora, sendo a APA de Guapimirim o ambiente acústico menos perturbado a que S. guianensis tem acesso.

Estudo de pressão de poros a partir de dados de poços no Terciário da Bacia de Campos

O trabalho aqui apresentado teve como objetivo, avaliar o método de Eaton (1975) aplicado ao cálculo de pressão de poros das formações rochosas em subsuperfície, utilizando dados de perfis de poços no que diz respeito a porosidade, tais como, o Tempo de Transito da onda compressional, Resistividade, Densidade e Neutrão. Posteriormente foi avaliado o resultado alcançado por esta técnica e confrontado com o dado obtido pelo registro de pressão real da formação, adquirido pela ferramenta de perfilagem MDT. Distribuídos em 6 poços perfurados na porção sul da Bacia de Campos, o intervalo cronoestratigráfico estudado está compreendido no período geológico Terciário, e os registros de pressão real da formação foram adquiridos nos reservatórios turbidíticos da Formação Carapebus (Eoceno). Apesar de existir um mecanismo causador de anomalia de pressão na bacia (Desequilíbrio de Compactação Difícil migração dos fluidos ao longo do tempo geológico) devido ao forte aporte sedimentar sustentado pelo soerguimento da Serra do Mar no Eoceno, os resultados encontrados não apontaram qualquer tipo de alteração nas respostas dos perfis utilizados, onde a referência foi a assinatura do perfil sônico em um trend normal de compactação compreendido por rochas argilosas dentro do intervalo cronoestratigráfico estudado. O presente trabalho atesta que a boa calibração do trend de ompactação normal em rochas argilosas, juntamente com a similaridade entre o resultado obtido pelo cálculo da pressão de poros a partir do perfil sônico, e os valores reais registrados diretamente na formação, pela ferramenta de registro de pressões (MDT), comprovam a aplicabilidade do método de Eaton (1975) para o cálculo de geopressões a partir de um conjunto básico de perfis de poços tais como: Raios Gama, Resistividade, Velocidade Acústica, Densidade e Neutrão