Damage detection and quantification using transmissibility

Structures experience various types of loads along their lifetime, which can be either static or dynamic and may be associated to phenomena of corrosion and chemical attack, among others. As a consequence, different types of structural damage can be produced; the deteriorated structure may have its capacity affected, leading to excessive vibration problems or even possible failure. It is very important to develop methods that are able to simultaneously detect the existence of damage and to quantify its extent. In this paper the authors propose a method to detect and quantify structural damage, using response transmissibilities measured along the structure. Some numerical simulations are presented and a comparison is made with results using frequency response functions. Experimental tests are also undertaken to validate the proposed technique. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Automatic vehicle detection and classification

This paper presents a proposal for an automatic vehicle detection and classification (AVDC) system. The proposed AVDC should classify vehicles accordingly to the Portuguese legislation (vehicle height over the first axel and number of axels), and should also support profile based classification. The AVDC should also fulfill the needs of the Portuguese motorway operator, Brisa. For the classification based on the profile we propose:he use of Eigenprofiles, a technique based on Principal Components Analysis. The system should also support multi-lane free flow for future integration in this kind of environments.

Detection and diagnosis solutions for fault-tolerant VSI

This paper presents solutions for fault detection and diagnosis of two-level, three phase voltage-source inverter (VSI) topologies with IGBT devices. The proposed solutions combine redundant standby VSI structures and contactors (or relays) to improve the fault-tolerant capabilities of power electronics in applications with safety requirements. The suitable combination of these elements gives the inverter the ability to maintain energy processing in the occurrence of several failure modes, including short-circuit in IGBT devices, thus extending its reliability and availability. A survey of previously developed fault-tolerant VSI structures and several aspects of failure modes, detection and isolation mechanisms within VSI is first discussed. Hardware solutions for the protection of power semiconductors with fault detection and diagnosis mechanisms are then proposed to provide conditions to isolate and replace damaged power devices (or branches) in real time. Experimental results from a prototype are included to validate the proposed solutions.

Benchmarking de identificação de ano: criação de um site para benchmarking de técnicas de identificação de dano

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

Global and local detection of liver steatosis from ultrasound

Liver steatosis is a common disease usually associated with social and genetic factors. Early detection and quantification is important since it can evolve to cirrhosis. Steatosis is usually a diffuse liver disease, since it is globally affected. However, steatosis can also be focal affecting only some foci difficult to discriminate. In both cases, steatosis is detected by laboratorial analysis and visual inspection of ultrasound images of the hepatic parenchyma. Liver biopsy is the most accurate diagnostic method but its invasive nature suggest the use of other non-invasive methods, while visual inspection of the ultrasound images is subjective and prone to error. In this paper a new Computer Aided Diagnosis (CAD) system for steatosis classification and analysis is presented, where the Bayes Factor, obatined from objective intensity and textural features extracted from US images of the liver, is computed in a local or global basis. The main goal is to provide the physician with an application to make it faster and accurate the diagnosis and quantification of steatosis, namely in a screening approach. The results showed an overall accuracy of 93.54% with a sensibility of 95.83% and 85.71% for normal and steatosis class, respectively. The proposed CAD system seemed suitable as a graphical display for steatosis classification and comparison with some of the most recent works in the literature is also presented.

Conversor estático de potência tolerante a falhas

O trabalho apresentado nesta dissertação refere-se à concepção, projecto e realização experimental de um conversor estático de potência tolerante a falhas. Foram analisados trabalhos de investigação sobre modos de falha de conversores electrónicos de potência, topologias de conversores tolerantes a falhas, métodos de detecção de falhas, entre outros. Com vista à concepção de uma solução, foram nomeados e analisados os principais modos de falhas para três soluções propostas de conversores com topologias tolerantes a falhas onde existem elementos redundantes em modo de espera. Foram analisados os vários aspectos de natureza técnica dos circuitos de potência e guiamento de sinais onde se salientam a necessidade de tempos mortos entre os sinais de disparo de IGBT do mesmo ramo, o isolamento galvânico entre os vários andares de disparo, a necessidade de minimizar as auto-induções entre o condensador DC e os braços do conversor de potência. Com vista a melhorar a fiabilidade e segurança de funcionamento do conversor estático de potência tolerante a falhas, foi concebido um circuito electrónico permitindo a aceleração da actuação normal de contactores e outro circuito responsável pelo encaminhamento e inibição dos sinais de disparo. Para a aplicação do conversor estático de potência tolerante a falhas desenvolvido num accionamento com um motor de corrente contínua, foi implementado um algoritmo de controlo numa placa de processamento digital de sinais (DSP), sendo a supervisão e actuação do sistema realizados em tempo-real, para a detecção de falhas e actuação de contactores e controlo de corrente e velocidade do motor utilizando uma estratégia de comando PWM. Foram realizados ensaios que, mediante uma detecção adequada de falhas, realiza a comutação entre blocos de conversores de potência. São apresentados e discutidos resultados experimentais, obtidos usando o protótipo laboratorial.

Controlo tolerante a falhas de um canal de rega

A presente dissertação pretende conceber e implementar um sistema de controlo tolerante a falhas, no canal experimental de rega da Universidade de Évora, utilizando um modelo implementado em MATLAB/SIMULINK®. Como forma de responder a este desafio, analisaram-se várias técnicas de diagnóstico de falhas, tendo-se optado por técnicas baseadas em redes neuronais para o desenvolvimento de um sistema de detecção e isolamento de falhas no canal de rega, sem ter em conta o tipo de sistema de controlo utilizado. As redes neuronais foram, assim, os processadores não lineares utilizados e mais aconselhados em situações onde exista uma abundância de dados do processo, porque aprendem por exemplos e são suportadas por teorias estatísticas e de optimização, focando não somente o processamento de sinais, como também expandindo os horizontes desse processamento. A ênfase dos modelos das redes neuronais está na sua dinâmica, na sua estabilidade e no seu comportamento. Portanto, o trabalho de investigação do qual resultou esta Dissertação teve como principais objectivos o desenvolvimento de modelos de redes neuronais que representassem da melhor forma a dinâmica do canal de rega, de modo a obter um sistema de detecção de falhas que faça uma comparação entre os valores obtidos nos modelos e no processo. Com esta diferença de valores, da qual resultará um resíduo, é possível desenvolver tanto o sistema de detecção como de isolamento de falhas baseados nas redes neuronais, possibilitando assim o desenvolvimento dum sistema de controlo tolerante a falhas, que engloba os módulos de detecção, de isolamento/diagnóstico e de reconfiguração do canal de rega. Em síntese, na Dissertação realizada desenvolveu-se um sistema que permite reconfigurar o processo em caso de ocorrência de falhas, melhorando significativamente o desempenho do canal de rega.

Protecção contra descargas atmosféricas: aplicação informática de identificação das vulnerabilidades das edificações e de apoio à concepção da protecção

A concepção de instalações eléctricas deve garantir condições de segurança para as pessoas e equipamentos. Para tal é exigida, quer por força de regulamentação ou de normalização, a instalação de dispositivos que garantam a detecção e a protecção contra os defeitos mais comuns nas instalações eléctricas como, por exemplo, as sobreintensidades e as sobretensões. Susceptíveis de criar sobretensões perigosas nas instalações eléctricas, as descargas atmosféricas podem ainda causar danos estruturais elevados, o que, em algumas actividades económicas, torna fundamental a implementação de medidas de protecção contra este fenómeno natural. A protecção contra descargas atmosféricas directas consiste em identificar as vulnerabilidades das estruturas e, nesses locais, implementar dispositivos de captura, direccionamento e escoamento da descarga atmosférica à terra, em condições de segurança. O presente trabalho, desenvolvido no âmbito da dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica, visa desenvolver e implementar uma ferramenta computacional, baseada em programas de desenho assistido por computador (CAD) de utilização corrente na área de projecto de arquitectura e de engenharia, que permita, no âmbito de normas internacionais, a análise e implementação de sistemas de protecção em edifícios contra descargas atmosféricas de uma forma rápida e expedita. Baseado num programa CAD 3D, que permite a modelização tridimensional das estruturas a proteger, a ferramenta desenvolvida tentará identificar as suas vulnerabilidades das estruturas às descargas atmosféricas directas, com o intuito de implementar as medidas de protecção mais adequadas do ponto de vista técnico económico. Prevê-se que a ferramenta resultante deste estudo, o Simulador do Modelo Electrogeométrico (SIMODEL), possibilite aos projectistas e particularmente aos alunos das unidades curriculares na área do projecto de instalações eléctricas da Área Departamental de Engenharia de Sistemas e Potencia e Automação (ADESPA) do ISEL, estudar e implementar sistemas de protecção contra descargas atmosféricas (SPDA) baseados na normalização internacional do CENELEC e da IEC, nomeadamente as normas da série 62305.

Stacked photo-sensing devices based on SiC alloys A non-pixelled architecture for imagers and demultiplexing devices

In this review paper different designs based on stacked p-i'-n-p-i-n heterojunctions are presented and compared with the single p-i-n sensing structures. The imagers utilise self-field induced depletion layers for light detection and a modulated laser beam for sequential readout. The effect of the sensing element structure, cell configurations (single or tandem), and light source properties (intensity and wavelength) are correlated with the sensor output characteristics (light-to-dark sensivity, spatial resolution, linearity and S/N ratio). The readout frequency is optimized showing that scans speeds up to 104 lines per second can be achieved without degradation in the resolution. Multilayered p-i'-n-p-i-n heterostructures can also be used as wavelength-division multiplexing /demultiplexing devices in the visible range. Here the sensor element faces the modulated light from different input colour channels, each one with a specific wavelength and bit rate. By reading out the photocurrent at appropriated applied bias, the information is multiplexed or demultiplexed and can be transmitted or recovered again. Electrical models are present to support the sensing methodologies.

Palaeomagnetic study of a subaerial volcanic ridge (Sao Jorge Island, Azores) for the past 1.3 Myr: evidence for the Cobb Mountain Subchron, volcano flank instability and tectonomagmatic implications

We present a palaeomagnetic study on 38 lava flows and 20 dykes encompassing the past 1.3 Myr on S. Jorge Island (Azores ArchipelagoNorth Atlantic Ocean). The sections sampled in the southeastern and central/western parts of the island record reversed and normal polarities, respectively. They indicate a mean palaeomagnetic pole (81.3 degrees N, 160.7 degrees E, K= 33 and A95= 3.4 degrees) with a latitude shallower than that expected from Geocentric Axial Dipole assumption, suggesting an effect of non-dipolar components of the Earth magnetic field. Virtual Geomagnetic Poles of eight flows and two dykes closely follow the contemporaneous records of the Cobb Mountain Subchron (ODP/DSDP programs) and constrain the age transition from reversed to normal polarity at ca. 1.207 +/- 0.017 Ma. Volcano flank instabilities, probably related to dyke emplacement along an NNWSSE direction, led to southwestward tilting of the lava pile towards the sea. Two spatially and temporally distinct dyke systems have been recognized on the island. The eastern is dominated by NNWSSE trending dykes emplaced before the end of the Matuyama Chron, whereas in the central/western parts the eruptive fissures oriented WNWESE controlled the westward growth of the S. Jorge Island during the Brunhes Chron. Both directions are consistent with the present-day regional stress conditions deduced from plate kinematics and tectonomorphology and suggest the emplacement of dykes along pre-existing fractures. The distinct timing and location of each dyke system likely results from a slight shift of the magmatic source.

Lesões da substância branca por ressonância magnética: uma avaliação entre as ponderações DWI e T2 FLAIR

RESUMO: Objetivos – Determinar a sensibilidade e especificidade das ponderações Difusão (DWI) e T2 Fluid-Attenuated Inversion Recovery (FLAIR) na avaliação de lesões da substância branca (SB) e verificar em que medida se complementam, por forma a criar um conjunto de boas práticas na RM cranioencefálica de rotina. Metodologia – Recorrendo-se a uma metodologia quantitativa, efetuou-se uma análise retrospetiva da qual foram selecionados 30 pacientes, 10 sem patologia e 20 com patologia (2 com EM, 7 com Leucoencefalopatia, 6 com doença microangiopática e 5 com patologia da substância branca indefinida). Obteve-se uma amostra de 60 imagens, nomeadamente: 30 imagens ponderadas em DWI e 30 em T2 FLAIR. Recorrendo ao programa Viewdex®, três observadores avaliaram um conjunto de imagens segundo sete critérios: visibilidade, deteção, homogeneidade, localização, margens e dimensões da lesão e capacidade de diagnóstico. Com os resultados obtidos recorreu-se ao cálculo de sensibilidade e especificidade pelas Curvas ROC, bem como à análise estatística, nomeadamente, Teste-T, Índice de Concordância Kappa e coeficiente de correlação de Pearson entre as variáveis em estudo. Resultados – Os resultados de sensibilidade e de especificidade obtidos para a ponderação T2 FLAIR foram superiores (0,915 e 0,038, respetivamente) aos da ponderação DWI (0,08 e 0,100, respetivamente). Não se verificaram variâncias populacionais significativas. Obteve-se uma elevada correlação linear entre as variáveis com um valor r situado entre 0,8 e 0,99. Verificou-se também uma variabilidade considerável entre os observadores. Conclusões – Dados os baixos valores de sensibilidade e especificidade obtidos para a DWI, sugere-se que esta deva ser incluída no protocolo de rotina de crânio como auxiliar no diagnóstico diferencial com outras patologias.

An ultrasound based computer-aided diagnosis tool for steatosis detection

Liver steatosis is a common disease usually associated with social and genetic factors. Early detection and quantification is important since it can evolve to cirrhosis. In this paper, a new computer-aided diagnosis (CAD) system for steatosis classification, in a local and global basis, is presented. Bayes factor is computed from objective ultrasound textural features extracted from the liver parenchyma. The goal is to develop a CAD screening tool, to help in the steatosis detection. Results showed an accuracy of 93.33%, with a sensitivity of 94.59% and specificity of 92.11%, using the Bayes classifier. The proposed CAD system is a suitable graphical display for steatosis classification.

Aplicação de redes neuronais artificiais à deteção e isolamento de falhas em processos industriais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Palaeomagnetic study of a subaerial volcanic ridge (São Jorge Island, Azores) for the cobb mountain subhron, volcano flank instability and tectonomagmatic implications

We present a palaeomagnetic study on 38 lava flows and 20 dykes encompassing the past 1.3 Myr on S. Jorge Island (Azores ArchipelagoNorth Atlantic Ocean). The sections sampled in the southeastern and central/western parts of the island record reversed and normal polarities, respectively. They indicate a mean palaeomagnetic pole (81.3 degrees N, 160.7 degrees E, K= 33 and A95= 3.4 degrees) with a latitude shallower than that expected from Geocentric Axial Dipole assumption, suggesting an effect of non-dipolar components of the Earth magnetic field. Virtual Geomagnetic Poles of eight flows and two dykes closely follow the contemporaneous records of the Cobb Mountain Subchron (ODP/DSDP programs) and constrain the age transition from reversed to normal polarity at ca. 1.207 +/- 0.017 Ma. Volcano flank instabilities, probably related to dyke emplacement along an NNWSSE direction, led to southwestward tilting of the lava pile towards the sea. Two spatially and temporally distinct dyke systems have been recognized on the island. The eastern is dominated by NNWSSE trending dykes emplaced before the end of the Matuyama Chron, whereas in the central/western parts the eruptive fissures oriented WNWESE controlled the westward growth of the S. Jorge Island during the Brunhes Chron. Both directions are consistent with the present-day regional stress conditions deduced from plate kinematics and tectonomorphology and suggest the emplacement of dykes along pre-existing fractures. The distinct timing and location of each dyke system likely results from a slight shift of the magmatic source.

Damage detection in structures using a transmissibility-based Mahalanobis distance

In this paper, a damage-detection approach using the Mahalanobis distance with structural forced dynamic response data, in the form of transmissibility, is proposed. Transmissibility, as a damage-sensitive feature, varies in accordance with the damage level. Besides, Mahalanobis distance can distinguish the damaged structural state condition from the undamaged one by condensing the baseline data. For comparison reasons, the Mahalanobis distance results using transmissibility are compared with those using frequency response functions. The experiment results reveal quite a significant capacity for damage detection, and the comparison between the use of transmissibility and frequency response functions shows that, in both cases, the different damage scenarios could be well detected. Copyright (c) 2015 John Wiley & Sons, Ltd.