Configuração interferómetrica diferencial para medição de deformação e temperatura

Este documento descreve a implementação de um sistema interferométrico diferencial para a interrogação de redes de Bragg com o objectivo da medição diferencial de deformação e temperatura. Foram implementados dois sistemas de interrogação, um utiliza uma configuração implementada através de instrumentação física, e outro, uma configuração implementada através de instrumentação virtual, desenvolvida com recurso ao ambiente LabVIEW®. O esquema diferencial permite diminuir os efeitos de sensibilidade cruzada indissociáveis a estes sistemas. Foram realizados testes de deformação e temperatura de forma a validar o funcionamento do sistema virtual. Em ambos os casos, os resultados foram próximos dos obtidos com o sistema convencional, verificando-se que a instrumentação virtual é uma forma de aproveitar as vantagens que este esquema de interrogação apresenta: grande sensibilidade e elevada gama dinâmica, e permite reduzir uma de suas desvantagens, o elevado custo. Verificou-se ainda a viabilidade da aplicação da configuração estudada num sistema de análise térmica diferencial para identificação de compostos em amostras desconhecidas. O sistema foi demonstrado utilizando uma mistura de acetona e metanol. Do trabalho realizado nesta dissertação foi possível efectuar algumas publicações que foram submetidas em Revistas e Conferências Científicas. A primeira ao Symposium On Enabling Optical Networks and Sensors SEON - 2010, Anexo A. A segunda à 21st International Conference on Optical Sensors - OFS 2011, Anexo B. E uma terceira submetida à revista Journal of Lightwave Technology, Anexo C.

Desenvolvimento de biossensores enzimáticos amperométricos para a determinação de compostos de importância clínica

Este trabalho descreve a preparação e caracterização de eletrodos modificados com azul da Prússia e materiais relacionados e a sua aplicação na construção de biossensores enzimáticos amperométricos para a detecção de oxalato e de glicose. Os materiais utilizados na modificação dos eletrodos foram azul da Prússia e compostos híbridos formados por hexacianoferrato de níquel e polipirrol ou hexacianoferrato de cobre e polipirrol. Os materiais lubridos mostraram-se capazes de mediar na eletroredução de peróxido de hidrogênio, mesmo em eletrólitos contendo Na+, apresentando melhor desempenho analítico quando comparados aos respectivos hexacianoferratos sem a presença do polímero condutor. Estes materiais foram utilizados com êxito na construção de biossensores para oxalato e para glicose, imobilizando as enzimas Oxalato Oxidase e Glicose Oxidase, respectivamente. Também foi estudada a preparação de um biossensor para a detecção de glicose utilizando a técnica de automontagem eletrostática camada por camada. Esta técnica permite otimizar o processo de immobilização da enzima, obtendo excelente desempenho analítico com pouca quantidade de enzima. Finalmente, são apresentadas a síntese, caracterização e aplicação de nanopartículas de azul da Prússia na determinação de peróxido de hidrogênio. Foi possível preparar nanopartículas com um diâmetro médio de 5 nm, as quais foram imobilizadas em eletrodos mediante a técnica de automontagem eletrostática camada por camada, a fim de estudar seu comportamento eletroquímico.

PHYSQuiz - Aplicação computacional para formação contínua em Física Radiológica

Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica

Projeto e implementação de um sistema de instrumentação eletro-eletrônica para caracterização de escoamentos através de processamento digital de imagens

Historicamente, devido à incompreensibilidade dos fenômenos físicos envolvidos, diversas técnicas de análise experimental de escoamentos foram desenvolvidas. Inicialmente, estas técnicas consistiam em uma simples visualização do escoamento em questão. Visava-se com isto produzir a intuição física a respeito do sistema físico para que futuras teorias pudessem ser formuladas. No entanto, nos anos posteriores, tornou-se necessária a criação de técnicas quantitativas. Neste segmento, a evolução tecnológica da eletrônica propiciou que técnicas intrusivas e não intrusivas fossem criadas. Tal processo culminou com o surgimento da microeletrônica, quando sensores eletrônicos de imagem puderam ser fabricados. Assim, técnicas não intrusivas de velocimetria através de processamento digital de imagens tornaram-se referência, possibilitando a medição de campos de velocidade do escoamento em análise. Tais técnicas são atualmente utilizadas não apenas no meio acadêmico, na investigação da turbulência, como na indústria, em projetos de engenharia que envolvam alta tecnologia. Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia para a concepção de um sistema de velocimetria de 2 dimensões por processamento digital de imagens. Para tanto, o sistema de velocimetria foi dividido em duas partes, sendo os equipamentos bem como os conceitos físicos envolvidos em cada uma analisados e descritos Por fim, projetou-se e implementou-se um sistema de velocimetria de 2 dimensões através de processamento digital de imagens, modo PIV. A sua validação foi efetuada sobre um escoamento altamente turbulento interno a um duto circular, cuja solução é conhecida e exaustivamente estudada no decorrer dos anos. O resultado obtido se apresentou totalmente satisfatório e demonstrou a grande importância atual de tal técnica de medição.

Aplicações de instrumentação virtual em metrologia e qualidade

Com a evolução constante da tecnologia, também a ciência da medição, ou Metrologia, necessita de processos de medição mais exatos e fiáveis, por vezes automatizados, de modo a ser possível fornecer informações mais corretas sobre uma determinada grandeza física. Entre estas informações destaca-se a incerteza de medição, que permite ao utilizador ter uma estimativa sobre qual o valor final da grandeza física medida, que com processos de medição mais complexos, tornam a sua obtenção mais difícil, sendo necessário, por vezes, a utilização de métodos computacionais. Tendo isto em conta, com esta dissertação pretende-se abordar o problema da automatização de processos de medição, bem como da obtenção de incertezas de medição que reflitam a natureza da grandeza física medida através de métodos computacionais. De modo a automatizar um processo de medição, mais concretamente da calibração de manómetros, utilizou-se o LabView para criar um instrumento virtual que permitisse ao utilizador, de forma simples e intuitiva, realizar o procedimento de calibração. Também se realizou outro instrumento virtual, de modo a permitir a obtenção simultânea de dados provenientes de dois equipamentos diferentes. Relativamente às incertezas de medição, utilizou-se o Método de Monte Carlo, implementado em MATLAB e Excel, de modo a obter o valor destas para a calibração de manómetros, de uma câmara geradora de humidade relativa e de um higrómetro de ponto de orvalho, sendo que os dois últimos possuem um modelo matemático complexo, sendo a análise analítica mais complexa e morosa. Tendo em conta os resultados obtidos, é possível afirmar que a criação de instrumentação virtual permite a adaptação, de uma forma simples, de vários processos de medição, tornando-os mais eficientes para além de reduzirem o erro do operador. Por outro lado, também é possível observar que a utilização de métodos computacionais, neste caso o Método de Monte Carlo, para estudo de incertezas de medição é uma mais valia, comparativamente ao GUM, permitindo umaa análise rápida e fiável de modelos matemáticos complexos.

Implementação de um nó IEEE 1451, baseado em ferramentas abertas e padronizadas, para aplicações em ambientes de instrumentação distribuída

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

O ensino de física nos primeiros anos da educação básica: possibilidades lúdicas e experimentais

We discuss in the work the importance of experiential activities for Physics Teaching in the first years at Elementary Education. For this we start from the experience provided by the Teaching Project Initiation under Pibid CAPES, linked to the Department of Education from the Institute of Biosciences and activities of the Graduate Diploma in Physics Supervised, at Rio Claro Campus, São Paulo State, in partnership with Basic Education schools of the city. Based on some patterns and studies on the Teaching of Science in Elementary Education and particularly in the Ferreira’s work with Instrumentation for Physics Teaching, Electrostatic was chosen as base theme. We opted for the use of didactic experiments that provided in its construction the utilization of low cost materials, easy access and portability. Teaching strategies were aimed at inserting experiential activities during Elementary School I (first and third years of elementary school), intending to rescue the trial of Physics Education and Science for Basic Education. These experimental teaching activities were analyzed in this paper from the perspective of playfulness. We argue that experimentation with recreational attributes when properly used provides the interaction of individuals with the knowledge of Physical Sciences

Instrumentação eletrônica para experimentação do modelo Bouncer Ball dissipativo

In our experiments, we studied the classical dynamic of a particle in vertical motion subject to a constant gravitational field and the partial shock with an elastic wall with oscillatory motion located below the particle. The motion of the particle was confined to the vertical direction by a glass guide tube, which was initially evacuated, allowing viscous drag forces to be disregarded. The time between impacts, as well as the time between the reference phase of the movement of the base and the moment of impact and the period of oscillation of the base will be acquired by a hardware and software to obtain the phases space to be compared later with the description of the system through mapping discrete variables via the 'particle velocity immediately after shock 'and' phase of the movement of the base at the instant of shock 'obtained by computer simulation. This requires developing an electronic analog system followed by Digital implemented in reconfigurable logic, more specifically a sequential machine able to discriminate the impact with the metal base from the impacts of the glass guide tube, based on the frequency spectrum of the response of the microphone to these different impacts

O uso de experimentos didáticos como ferramenta para o ensino de física nos anos iniciais da educação básica

When it comes to teaching physics in the early years of elementary school, the first question is: but there are opportunities to teach concepts to children of such complexity? This study sought to examine approaches and strategies to enter the Basic Education in Physics. To this end, we used low cost materials testing, taking as its starting point the work of Ferreira (1978) instrumentation for Teaching Physics, particularly with the theme electrostatics. The present study was made from the use of prototypes developed with the materials cited. Observations were made in the classroom looking for, from the records of teaching, analyzing the behavior of children and their arguments, possibilities for Physics Teaching this age group as well as some evidence of their cognitive development. In teaching discussions were held with students of the early years of elementary school involving conceptual and phenomenological aspects, adapting such knowledge at the level of logical and mathematical thinking that was still under development. The work shows that it is possible to work on electrostatic physical concepts with children belonging to the age group of nine to ten years. With the support of the group Pibid Physics city of Rio Claro, I realize my observations and practices at the Municipal School Marcelo Schmidt, which proved to be available and open for acceptance of this proposal

O experimento e o lúdico: reflexões sobre atividades didáticas experimentais para o ensino de Física e a ludicidade

In this work, is discussed the importance of experimental activities in Education of Physics in Basic Education from the experience of Supervised Stage and the work with the Initiation of Teaching in the Program PIBID CAPES, in this case linked to the Department of Education of the Institute of Biosciences, Campus Rio Claro, São Paulo State, in partnership with three schools of basic education in the city. At first, based on the work of Ferreira with Instrumentation for Teaching Physics, consider the electrostatic theme. The focus is the searching for equipments constructed with low cost materials and easy access. Were developed and promoted strategies of the use of such materials in Physics’ Teaching, with a view to reintroducing experimental teaching activities in Public Basic Education, in the form Workshop Learning and Teaching of Physics, as well as lessons of Laboratory with the help of script and also in the form of an Experiments Library. These experimental activities were critically analyzed with a focus on playfulness. The focus of work in experimental activities for the Physics’ Teaching allowed to redeem, critically, didactic materials. From the standpoint of playfulness, playful moments and interaction of individuals with the knowledge that provides the experimental material when used strategically, they seem to be of great relevance to the Physics’ Teaching in Basic Education. It is possible to use experiments in Physics’ Teaching in public schools

Utilização da instrumentação virtual em Labview para criação da interface gráfica do amplificador lock-in utilizado em estudos fisiológicos a partir da comunicação via porta serial

This work presents the development of a graphical interface to the Lock-in Amplifier, which is used in physiological studies on the motility of the gastrointestinal tract in rats and signal processing. With a simple and low cost instrumentation, the resources offered by the virtual interface of LabVIEW software allows the creation of commands similar to the actual instrument that, through communication via standard serial port, transmits data between a PC and peripheral device performing specific and particular needs in the amplifier. Created for the lock-in amplifier model SR830 Stanford Research Systems, the remote manipulation gives the user greater accessibility in the process of configuration and calibration. And, since the software is installed, there is the advantage of eliminating the need of purchase new devices to upgrade the system. The commands created were made to perform six basic modifications that are used in routine of the Biomagnetism Laboratory. The instrumentation developed has the following controls: Amplitude, Frequency, Time Constant, slope low pass filter, sensitivity and offset

Calibração radiométrica de instrumentação óptica espectrofotométrica

Os espectrómetros instalados a bordo de satélites e à superfície da Terra têm desempenhado um papel fundamental na compreensão da química e dinâmica da atmosfera e na monitorização da poluição ambiental. O SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) é um espectrómetro ultravioleta – Visível que compreende a região espectral entre 250-950nm e se encontra instalado no Instituto de Ciências da Terra (ICT) desde Abril de 2004. Enquanto isso, em 2012, um novo modelo do instrumento SPATRAM foi desenvolvido no ICT e foi chamado SPATRAM2. O objectivo do trabalho proposto é a calibração radiométrica do espectrómetro SPATRAM2, utilizando uma lâmpada de halogéneo e uma esfera de integração. A calibração radiométrica do sistema SPATRAM2 permitirá obter a radiação solar directa, com alta resolução espectral, o que actualmente não se encontra disponível. Este tipo de medição poderá ter um papel importante na investigação e desenvolvimento na área da energia solar e aplicações; Radiometric Calibration of Spectrophotometric Optical Instrumentation Abstract: Spectrometers installed aboard satellites and located on Earth’s surface have played a fundamental role to understand atmosphere’s chemistry and dynamic and to monitor environmental pollution. The SPATRAM (SPectrometer for Atmosferic TRAcers Measurements) instrument is an ultraviolet spectrometer – visible that covers spectral region between 250-950nm and it is installed in Instituto de Ciências da Terra (Institute of Earth Sciencies), ICT, since April 2004. Meanwhile, in 2012, a new model of SPATRAM instrument was developed in ICT and was called SPATRAM2. The goal of this project is the radiometric calibration of the SPATRAM2 spectrometer using a halogen lamp and an integrating sphere. Radiometric calibration of SPATRAM2 system will provide direct solar radiation, with high spectral resolution, that is not available nowadays. This type of measurement may play an important role in solar energy’s progress and investigation.

Avaliação física do tomate de mesa 'Romana' durante manuseio na pós-colheita

Tomato postharvest losses are very high in Brazil and the goal of this research was to evaluate the effect of handling and the transport of tomato fruits, cultivar Romana on the steps of harvesting, weight and transportation to the packinghouse, pointing some critical points. Tomatoes were harvested at plastic boxes, weighted and shipped to a packinghouse. Fruits taken directly from the plant were determined as reference. The parameters evaluated were weight loss and mechanical injury and tomato physical quality after storage during 21 days. It was observed an increasing on the weight loss, external damage, and postharvest losses, after storage. Handling and transportation were the cause of an increase in 6.6% in external damage and 1.93% of weight loss after storage, when comparing harvested fruits and fruits evaluated on the packing-house. The main reason for postharvest losses was due to mechanical injury caused during transportation mainly due to the compressure force among fruits and against the plastic boxes.

Caracterização física e mecânica de argamassas à base de cimento Portland e cinza de casca de arroz residual

Rice husk, employed as an energy source at milling industries in Brazil generates, after burning, a dark ash. This residue is not yet conveniently disposed, being currently dumped on large areas, causing environmental problems. This research intended to evaluate the applications of residual rice husk ashes (RHA) as a partial replacement of cement for mortar production. Rice husk ash was chemically characterized through X-ray fluorescence, determination of carbon content, X-ray diffraction, and laser granulometric analysis. Mortar specimens were submitted to two different exposure conditions: internal and external environments at a maximum period of five months. Physical-mechanical testing were compressive strength and ultrasonic pulse velocity (UPV). Although presenting good mechanical performance, the mortar based on ash (RHA) did not present pozolanicity but it can be employed in cement matrices as inert material (filler).

Pesquisa qualitativa em Educação Física: possibilidades de construção de conhecimento a partir do referencial cultural

This work indicates presuppositions for the qualitative research in Physical Education, starting with a literature review based on the cultural frame of reference. Firstly, we introduce the debate concerning the natural and the human sciences and implications for the Physical Education; we then use a cultural axis as a ground basis for the research in the area, proposing the 'dense description' as a possibility for knowledge building; finally, we bring up examples of studies conducted with such an approach. This theoretical methodological approach allows the study of the human being as a cultural being, thus opposed to the naturalised view of a human - predominant in Physical Education.