Flow-batch analyser for preparation of calibration standard mixtures in simultaneous multicomponent spectrometric analysis

The application of multivariate calibration techniques to multicomponent analysis by UV-VIS molecular absorption spectrometry is a powerful tool for simultaneous determination of several chemical species. However, when this methodology is accomplished manually, it is slow and laborious, consumes high amounts of reagents and samples, is susceptible to contaminations and presents a high operational cost. To overcome these drawbacks, a flow-batch analyser is proposed in this work. This analyser was developed for automatic preparation of standard calibration and test (or validation) mixtures. It was applied to the simultaneous determination of Cu2+, Mn2+ and Zn2+ in polyvitaminic and polymineral pharmaceutical formulations, using 4-(2-piridilazo) resorcinol as reagent and a UV-VIS spectrophotometer with a photodiode array detector. The results obtained with the proposed system are in good agreement with those obtained by flame atomic absorption spectrometry, which was employed as reference method. With the proposed analyser, the preparation of calibration and test mixtures can be accomplished about four hours, while the manual procedure requires at least two days. Moreover, it consumes smaller amounts of reagents and samples than the manual procedure. After the preparation of calibration and test mixtures, 60 samples h-1 can be carried out with the proposed flow-batch analyser.

Determination of sulfur in diesel using ATR/FTIR and multivariate calibration

The aim of this present work was to provide a more fast, simple and less expensive to analyze sulfur content in diesel samples than by the standard methods currently used. Thus, samples of diesel fuel with sulfur concentrations varying from 400 and 2500 mgkg-1 were analyzed by two methodologies: X-ray fluorescence, according to ASTM D4294 and by Fourier transform infrared spectrometry (FTIR). The spectral data obtained from FTIR were used to build multivariate calibration models by partial least squares (PLS). Four models were built in three different ways: 1) a model using the full spectra (665 to 4000 cm-1), 2) two models using some specific spectrum regions and 3) a model with variable selected by classic method of variable selection stepwise. The model obtained by variable selection stepwise and the model built with region spectra between 665 and 856 cm-1 and 1145 and 2717 cm-1 showed better results in the determination of sulfur content.

Determinação de amônia no ar utilizando um sensor piezelétrico de quartzo

Neste estudo, procurou-se desenvolver e avaliar filmes para a captação e quantificação de vapores de amônia no ar, através de um sensor piezelétrico de quartzo. Muitas substâncias e suas misturas, em diferentes proporções, foram investigadas como possíveis filmes captores. Em etapas seguintes, verificaram-se alguns parâmetros importantes como o efeito da vazão do poluente, da temperatura de trabalho e da massa da película, otimizando-se as condições experimentais para a montagem do método. Concluiu-se que o filme mais promissor, sob as condições ajustadas, seria uma mistura 2:1 (v/v) de solução comercial (A) de ácido glicólico (70 % m/m) em água, adicionada a tetrakis(hidroxietil)etilenodiamina - THEED (3:4 v/v), com uma solução saturada (B) de ácido tânico em acetona. Estudos de repetibilidade, do tempo de contacto (poluente-sensor) e de alguns possíveis interferentes completaram os trabalhos. As curvas analíticas resultantes mostraram faixas lineares na região de trabalho (2,0 a 11 ppm v ou 1,4 a 7,7 mg/m³ de NH3), para quatro diferentes tempos de exposição (0,5; 1; 2 e 3 min), com coeficientes de correlação (r) variando entre 0,9994 e 0,9980, e respectivas sensibilidades de 13,5 a 42,0 Hz / ppm v.

Tratamento de ruídos e caracterização de fisionomias do Cerrado utilizando séries temporais do sensor MODIS

O Cerrado é formado por um mosaico de fisionomias campestres, savânicas e florestais que possuem um típico ciclo fenológico. Nesse contexto, os dados do MODIS fornecem medidas diárias que permitem monitorar a sazonal fenologia da vegetação. O objetivo deste trabalho foi caracterizar formações savânicas, formações florestais e áreas de cerrado convertido pela ação antrópica, utilizando séries temporais de NDVI e EVI do sensor MODIS, após a suavização de ruídos. A metodologia adotada pode ser subdividida nos seguintes passos: (a) confecção do cubo temporal com NDVI e EVI, onde o perfil em z corresponde à assinatura temporal, (b) tratamento do ruído e (c) detecção das assinaturas temporais. A Transformação pela Fração Mínima de Ruído (MNF) foi aplicada para suavizar ruídos contidos nas séries temporais. Os resultados indicaram que os valores de NDVI foram maiores que os valores de EVI e existiu relação com as estações do ano. As formações florestais foram as que apresentaram maiores valores de NDVI e EVI, possuindo ainda as menores variações entre as estações. As áreas convertidas apresentaram os menores valores dos dois índices, tendo grande queda em seus valores no início da estação seca, provavelmente por se tratar do período de colheita. O estudo concluiu que as séries temporais NDVI e EVI são úteis na diferenciação dos tipos de vegetação.

Uso do produto MOD13Q1 do sensor Modis para análise temporal e mapeamento das florestas nas Serras do Sudeste e Campanha Meridional do Rio Grande do Sul

Imagens NDVI (Índice de Vegetação por Diferença Normalizada) do sensor Modis foram utilizadas para mapear as classes de uso e cobertura da terra nas Serras do Sudeste e Campanha Meridional do Rio Grande do Sul. A metodologia compreendeu a elaboração de um banco de dados espaciais e a aplicação de técnicas de processamento digital (contraste linear, classificação digital e operações aritméticas) sobre imagens dos satélites Landsat e Terra de diversas datas. Os resultados indicaram que a cobertura florestal passou de 8,6% para 11,6% e 14,3% da área total da microrregião Serras do Sudeste, entre os anos 2000, 2004 e 2008. Na Campanha Meridional, a expansão da cobertura florestal passou de 11,1% para 11,2% e 11,5% da área total no mesmo período. Conclui-se que imagens MOD13Q1, de baixa resolução espacial (250 m), podem ser usadas em grandes áreas para mapear florestas e os demais temas adequadamente.

Modelo para estimativa do potencial produtivo em trigo e cevada por meio do sensor GreenSeeker

Áreas com diferentes potenciais de rendimento dentro de uma lavoura necessitam ser manejadas separadamente, para fins de aplicação da adubação nitrogenada em cobertura. O equipamento baseado em sensoriamento remoto terrestre (GreenSeeker) é um dos instrumentos utilizados para separar diferentes zonas de manejo. Para fazer isso, o sensor permite a definição de classes para estimar o potencial produtivo de forma ágil, precisa e em tempo real. Com o instrumento, foi desenvolvido um modelo para estimativa do potencial produtivo em trigo e cevada, correlacionando o Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) com a biomassa seca acumulada na parte aérea, por ocasião da emissão da sexta folha do colmo principal. A base do modelo foi a formação de classes de potencial produtivo correspondentes a zonas específicas de manejo da lavoura. Essas classes não necessitam ser específicas para diferentes cultivares e/ou espécies, visto que não se detectaram diferenças que justificassem a formação de grupos para elas. As superfícies de fundo (resíduos de restevas de soja e milho) tiveram efeitos significativos nas leituras do sensor. O modelo continua válido mesmo se as leituras de NDVI forem feitas antes ou após o período recomendado para tal, podendo ser ajustado com sub ou superestimação. As análises de variabilidade espacial, futuramente, podem avaliar se, as zonas de potencial produtivo estimadas pelas classes de NDVI propostas pelo modelo, correspondem à flutuação espacial da biomassa, doses de N aplicadas e rendimento de grãos.

Avaliação de sensor capacitivo para o monitoramento do teor de água do solo

Este trabalho teve como objetivo avaliar sensores capacitivos desenvolvidos para monitorar o teor de água do solo. Os sensores foram submetidos a testes para avaliar o efeito da temperatura, o tempo de resposta, obter a equação de calibração e determinar a sua sensibilidade. Foram analisados em diferentes situações (solo, água e ar) e temperaturas (25 ºC; 20 ºC; 15 ºC; 10 ºC; 5º C e 0 ºC). A calibração foi efetuada com um dos sensores capacitivos instalado em uma coluna de solo (indeformada) contida em um tubo de PVC (0,015066 m³) e suspensa em um dos lados de uma balança de braços. Na outra extremidade da balança, havia uma célula de carga conectada a um sistema de aquisição de dados. Os resultados indicaram redução na frequência do sensor capacitivo com o aumento da temperatura. O sensor capacitivo apresentou alta velocidade de resposta (menos de um segundo) ao imergi-lo na água e às variações da quantidade de água na amostra de solo e detectou as mudanças de perda de água pela coluna de solo no decorrer deste experimento, apresentando maior sensibilidade à medida que se diminui o conteúdo de água no solo. Portanto, o sensor capacitivo pode ser utilizado para determinar o teor de água do solo de forma adequada.

Development of capacitive sensor for measuring soil water content

The irrigation management based on the monitoring of the soil water content allows for the minimization of the amount of water applied, making its use more efficient. Taking into account these aspects, in this work, a sensor for measuring the soil water content was developed to allow real time automation of irrigation systems. This way, problems affecting crop yielding such as irregularities in the time to turn on or turn off the pump, and excess or deficit of water can be solved. To develop the sensors were used stainless steel rods, resin, and insulating varnish. The sensors measuring circuit was based on a microcontroller, which gives its output signal in the digital format. The sensors were calibrated using soil of the type “Quartzarenic Neosoil”. A third order polynomial model was fitted to the experimental data between the values of water content corresponding to the field capacity and the wilting point to correlate the soil water content obtained by the oven standard method with those measured by the electronic circuit, with a coefficient of determination of 93.17%, and an accuracy in the measures of ±0.010 kg kg-1. Based on the results, it was concluded that the sensor and its implemented measuring circuit can be used in the automation process of irrigation systems.

Calibration of angles of nozzles and deposition of an axial-flow sprayer on dwarf cashew

The study aimed to determine an optimum angle for the nozzles axial-flow sprayers a deposition for better vertical distribution focused on cashew. In laboratory tests were conducted adjusting the angle of the nozzle axial-flow sprayers. The experimental design was randomized blocks in a 2x3 factorial with four replications. The treatment for this test were two settings (with and without the adjustment of the angles of the nozzles ) and tree application volumes 273, 699 and 954 L ha-¹.The study was conducted in an orchard of dwarf cashew, with eight years of age. It was concluded that the volumetric distribution profile showed better vertical distribution uniformity when the angles of the nozzles were regulated for the canopy, the adjustment of the angles of the nozzles for the canopy provided greater deposition of droplets, the increased volume of application resulted in higher depositions in the leaves of the crop.

Experimental evaluation of the performance of a wireless sensor network in agricultural environments

The aim of this study was to perform an experimental study to evaluate the proper operation distance between the nodes of a wireless sensor network available on the market for different agricultural crops (maize, physic nut, eucalyptus). The experimental data of the network performance offers to farmers and researchers information that might be useful to the sizing and project of the wireless sensor networks in similar situations to those studied. The evaluation showed that the separation of the nodes depends on the type of culture and it is a critical factor to ensure the feasibility of using WSN. In the configuration used, sending packets every 2 seconds, the battery life was about four days. Therefore, the autonomy may be increased with a longer interval of time between sending packets.

Seasonality of net radiation in two sub-basins of Paracatu by the use of modis sensor products

The net radiation (Rn) represents the main source of energy for physical and chemical processes that occur in the surface-atmosphere interface, and it is used for air and soil heating, water transfer, in the form of vapor from the surface to the atmosphere, and for the metabolism of plants, especially photosynthesis. If there is no record of net radiation in certain areas, the use of information is important to help determine it. Among them we can highlight those provided by remote sensing. In this context, this work aims to estimate the net radiation, with the use of products of MODIS sensor, in the sub-basins of Entre Ribeiros creek and Preto River, located between the Brazilian states of Goiás and Minas Gerais. The SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) was used to obtain the Rn in four different days in the period of July to October, 2007. The Rn results obtained were consistent with others cited in the literature and are important because the orbital information can help determine the Rn in areas where there are not automatic weather stations to record the net radiation.

Construction and calibration of TDR probes for volumetric water content estimation in a Distroferric Red Latosol

The determination of volumetric water content of soils is an important factor in irrigation management. Among the indirect methods for estimating, the time-domain reflectometry (TDR) technique has received a significant attention. Like any other technique, it has advantages and disadvantages, but its greatest disadvantage is the need of calibration and high cost of acquisition. The main goal of this study was to establish a calibration model for the TDR equipment, Trase System Model 6050X1, to estimate the volumetric water content in a Distroferric Red Latosol. The calibration was carried out in a laboratory with disturbed soil samples under study, packed in PVC columns of a volume of 0.0078m³. The TDR probes were handcrafted with three rods and 0.20m long. They were vertically installed in soil columns, with a total of five probes per column and sixteen columns. The weightings were carried out in a digital scale, while daily readings of dielectric constant were obtained in TDR equipment. The linear model θν = 0.0103 Ka + 0.1900 to estimate the studied volumetric water content showed an excellent coefficient of determination (0.93), enabling the use of probes in indirect estimation of soil moisture.

Uso de imagens do sensor orbital modis na estimação de datas do ciclo de desenvolvimento da cultura da soja para o estado do Paraná – Brasil

RESUMO O Estado do Paraná caracteriza-se por uma grande variabilidade de épocas de semeadura (DS) e, consequentemente, pelo desenvolvimento máximo vegetativo (DMDV), colheita (DC) e ciclo (CI) para a cultura da soja. O objetivo deste trabalho foi estimar essas datas para o período de primavera-verão do ano-safra de 2011/2012, por meio de séries temporais de imagens do Índice de Vegetação Realçado (do inglês Enhanced Vegetation Index - EVI) do sensor Modis (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Gerou-se um perfil espectrotemporal médio de EVI, considerando todos os pixels mapeados como soja dentro de cada município. Estes dados serviram de entrada no software Timesat para estimar os decêndios do ciclo da cultura (DS, DMDV, DC e CI) por municípios. Os resultados mostraram que existe grande variabilidade de datas de plantio em diferentes mesorregiões do Estado. Verificaram-se também divergências entre os resultados encontrados e os dados oficiais de DS e DC. A maior parte da semeadura (65,16%) esteve entre o terceiro decêndio de outubro e o primeiro decêndio de novembro. A maior parte da área de soja do Estado do Paraná (65,46%) teve seu DMDV em janeiro e colheita em março (53,92%).

Modeling, optimizing and simulating robot calibration with accuracy improvement

This work describes techniques for modeling, optimizing and simulating calibration processes of robots using off-line programming. The identification of geometric parameters of the nominal kinematic model is optimized using techniques of numerical optimization of the mathematical model. The simulation of the actual robot and the measurement system is achieved by introducing random errors representing their physical behavior and its statistical repeatability. An evaluation of the corrected nominal kinematic model brings about a clear perception of the influence of distinct variables involved in the process for a suitable planning, and indicates a considerable accuracy improvement when the optimized model is compared to the non-optimized one.

A high frequency electronic transducer for multiphase flow measurements

This paper describes an electronic transducer for multiphase flow measurement. Its high sensitivity, good signal to noise ratio and accuracy are achieved through an electrical impedance sensor with a special guard technique. The transducer consists of a wide bandwidth and high slew rate differentiator where the lead inductance and stray capacitance effects are compensated. The sensor edge effect is eliminated by using a guard electrode based on the virtual ground potential of the operational amplifier. A theoretical modeling and a calibration method are also presented. The results obtained seem to confirm the validity of the proposed technique.