Uma fundamentação matemática para processamento digital de sinais intervalares

This work deals with a mathematical fundament for digital signal processing under point view of interval mathematics. Intend treat the open problem of precision and repesention of data in digital systems, with a intertval version of signals representation. Signals processing is a rich and complex area, therefore, this work makes a cutting with focus in systems linear invariant in the time. A vast literature in the area exists, but, some concepts in interval mathematics need to be redefined or to be elaborated for the construction of a solid theory of interval signal processing. We will construct a basic fundaments for signal processing in the interval version, such as basic properties linearity, stability, causality, a version to intervalar of linear systems e its properties. They will be presented interval versions of the convolution and the Z-transform. Will be made analysis of convergences of systems using interval Z-transform , a essentially interval distance, interval complex numbers , application in a interval filter.

Modal transformation applied to double three-phase transmission lines

Double three-phase transmission lines are analyzed in this paper using a modal transformation model. The main attribute of this model is the use of a single real transformation matrix based on line geometrical characteristics and the Clarke matrix. Because of this, for any line point, the electrical values can be accessed for phase domain or mode domain using the considered transformation matrix and without convolution methods. For non-transposed symmetrical lines the errors between the model results and the exact modes are insignificant values. The eigenvector and eigenvalue analyses for transposed lines search the similarities among the three analyzed transposition types and the possible simplifications for a non-transposed case.

Modal transformation analyses for double three-phase transmission lines

Eigenvector and eigenvalue analyses are carried out for double three-phase transmission lines, studying the application of a constant and real phase-mode transformation matrix and the errors of this application to mode line models. Employing some line transposition types, exact results are obtained with a single real transformation matrix based on Clarke's matrix and line geometrical characteristics. It is shown that the proposed technique leads to insignificant errors when a nontransposed case is considered. For both cases, transposed and nontransposed, the access to the electrical values (voltage and current, for example) is provided through a simple matrix multiplication without convolution methods. Using this facility, an interesting model for transmission line analysis is obtained even though the nontransposed case errors are not eliminated. The main advantages of the model are related to the transformation matrix: single, real, frequency independent, and identical for voltage and current.

Convolutions and zeros of orthogonal polynomials

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Conductivity and F-19 NMR in PbGeO3-PbF2-CdF2 glasses and glass-ceramics

The temperature dependence of the electrical conductivity and the F-19 nuclear magnetic resonance (NMR) of PbGeO3-PbF2CdF, glasses and glass ceramics are investigated. The measured conductivity values of the glasses are above 10(-5) Skin at 500 K, and increase with increasing lead fluoride content. Activation energies extracted from the conductivity data are in the range 0.59-0.73 eV. Results are consistent with the hypothesis that in these oxyfluoride glasses lead fluoride rich clusters are dispersed in a metagermanate based matrix providing increasing mobility pathways for conducting ions. The conductivity of a sample of the glass ceramic of composition (mol%) 60PbGeO(3-)20PbF(2)-20CdF(2) was found to be smaller than that in the corresponding glass, suggesting that there are poor ionic conducting regions in the interface between the nanometer sized crystals. The temperature dependence of the F-19 relaxation times, measured in the range 100-800 K, exhibit the qualitative features associated with high fluorine mobility in both, glass and glass ceramics materials. We suggest that de-convolution of the spin-lattice relaxation rates observed in the glass ceramics shows that the observed high temperature rate maximum is associated with the diffusional motions of the fluorine ions in beta-PbF2 crystals. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Enhanced photoluminescence features of Eu3+-modified di-ureasil-zirconium oxocluster organic-inorganic hybrids

In this work, a series of transparent di-ureasil hybrids containing different amounts of methacrylic acid modified zirconium tetrapropoxide (ZrMcOH) nanoclusters (5-85 mol%) and incorporating EuCl3 and [Eu(tta)(3)(H2O)(2)](tta = thenoyltrifluoroacetonate) complex were prepared. These hybrids are multi-wave-length emitters due to the convolution of the host intrinsic emission (electron-hole recombinations occurring in siliceous and urea cross-linkages) Eu3+ intra-4f(6) transitions. The ZrMcOH incorporation deviates the maximum excitation wavelength of the hybrid host intrinsic emission from the UV (365 nm) to the blue (420 nm) and enhances the absolute emission quantum yield from 6.0 +/- 0.6% to 9.0 +/- 0.9%, and contributes to an increase in the D-5(0) lifetime values, quantum efficiency due to a decrease in the non-radiative transition probability and OH groups coordinated to the Eu3+ ions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Full-color phosphors from amine-functionalized crosslinked hybrids lacking metal activator ions

Sol-gel derived hybrids that contain OCH2CH2 (polyethylene glycol, PEG) repeat units grafted onto a siliceous backbone by urea, -NHC(=O)NH-, or urethane, -NHC(=O)O-, bridges have been prepared. It is demonstrated that the white light PL of these materials results from an unusual convolution of a longer lived emission that originates in the NH groups of the urea/urethane bridges with shorter lived electron-hole recombinations occurring in the nanometer-sized siliceous domains. The PL efficiencies reported here (maximum quantum yields at room temperature of ≈ 0.20 ± 0.02 at a 400 nm excitation wavelength) are in the same range as those for tetramethoxysilane-formic acid, and APTES-acetic acid, sol-gel derived phosphors. The high quantum yields combined with the possibility of tuning the emission to colors across the chromaticity diagram present a wide range of potential applications for these hybrid materials.

The use of pulsed electric acoustic technique for measuring electric field profiles in ferroelectric ceramic

The pulsed electric acoustic technique, PEA, have been usually applied to probe space charge profiles in polymers. In this work we show preliminary results obtained with lead zirconate-titanate and niobium, PZTN, ferroelectric ceramic samples. Experiments showed that induced charge densities on sample electrodes are mainly due to the ferroelectric polarization of the sample. We present results of the typical PEA response and the procedure to deconvolute the signal in order to obtain the charge densities and the electric field profiles. The PEA setup allows us to show a non-uniform polarization during ferroelectric switching.

Non-transposed three-phase line analyses with a single real transformation matrix

In transmission line transient analyses, a single real transformation matrix can obtain exact modes when the analyzed line is transposed. For non-transposed lines, the results are not exact. In this paper, non-symmetrical and non transposed three-phase line samples are analyzed with a single real transformation matrix application (Clarke's matrix). Some interesting characteristics of this matrix application are: single, real, frequency independent, line parameter independent, identical for voltage and current determination. With Clarke's matrix use, mathematical simplifications are obtained and the developed model can be applied directly in programs based on time domain. This model works without convolution procedures to deal with phase-mode transformation. In EMTP programs, Clarke's matrix can be represented by ideal transformers and the frequency dependent line parameters can be represented by modified-circuits. With these representations, the electrical values at any line point can be accessed for phase domain or mode domain using the Clarke matrix or its inverse matrix. For symmetrical and non-transposed lines, the model originates quite small errors. In addition, the application of the proposed model to the non-symmetrical and non-transposed three phase transmission lines is investigated. ©2005 IEEE.

Damage detection in nonlinear structures using discrete-time volterra series

Structural damage identification is basically a nonlinear phenomenon; however, nonlinear procedures are not used currently in practical applications due to the complexity and difficulty for implementation of such techniques. Therefore, the development of techniques that consider the nonlinear behavior of structures for damage detection is a research of major importance since nonlinear dynamical effects can be erroneously treated as damage in the structure by classical metrics. This paper proposes the discrete-time Volterra series for modeling the nonlinear convolution between the input and output signals in a benchmark nonlinear system. The prediction error of the model in an unknown structural condition is compared with the values of the reference structure in healthy condition for evaluating the method of damage detection. Since the Volterra series separate the response of the system in linear and nonlinear contributions, these indexes are used to show the importance of considering the nonlinear behavior of the structure. The paper concludes pointing out the main advantages and drawbacks of this damage detection methodology. © (2013) Trans Tech Publications.

Aplicação de deconvolução homomórfica a dados sísmicos

Um registro sísmico é frequentemente representado como a convolução de um pulso-fonte com a resposta do meio ao impulso, relacionada ao caminho da propagação. O processo de separação destes dois componentes da convolução é denominado deconvolução. Existe uma variedade de aproximações para o desenvolvimento de uma deconvolução. Uma das mais comuns é o uso da filtragem linear inversa, ou seja, o processamento do sinal composto, através de um filtro linear, cuja resposta de frequência é a recíproca da transformada de Fourier de um dos componentes do sinal. Obviamente, a fim de usarmos a filtragem inversa, tais componentes devem ser conhecidas ou estimadas. Neste trabalho, tratamos da aplicação a sinais sísmicos, de uma técnica de deconvolução não linear, proposta por Oppenheim (1965), a qual utiliza a teoria de uma classe de sistemas não lineares, que satisfazem um princípio generalizado de superposição, denominados de sistemas homomórficos. Tais sistemas são particularmente úteis na separação de sinais que estão combinados através da operação de convolução. O algoritmo da deconvolução homomórfica transforma o processo de convolução em uma superposição aditiva de seus componentes, com o resultado de que partes simples podem ser separadas mais facilmente. Esta classe de técnicas de filtragem representa uma generalização dos problemas de filtragem linear. O presente método oferece a considerável vantagem de que não é necessário fazer qualquer suposição prévia sobre a natureza do pulso sísmico fonte, ou da resposta do meio ao impulso, não requerendo assim, as considerações usuais de que o pulso seja de fase-mínima e que a distribuição dos impulsos seja aleatória, embora a qualidade dos resultados obtidos pela análise homomórfica seja muito sensível à razão sinal/ruído, como demonstrado.

Avaliação do efeito de janela e descoloração nos filtros Wiener-Hopf

A presente dissertação consta de estudos sobre deconvolução sísmica, onde buscamos otimizar desempenhos na operação de suavização, na resolução da estimativa da distribuição dos coeficientes de reflexão e na recuperação do pulso-fonte. Os filtros estudados são monocanais, e as formulações consideram o sismograma como o resultado de um processo estocástico estacionário, e onde demonstramos os efeitos de janelas e de descoloração. O principio aplicado é o da minimização da variância dos desvios entre o valor obtido e o desejado, resultando no sistema de equações normais Wiener-Hopf cuja solução é o vetor dos coeficientes do filtro para ser aplicado numa convolução. O filtro de deconvolução ao impulso é desenhado considerando a distribuição dos coeficientes de reflexão como uma série branca. O operador comprime bem os eventos sísmicos a impulsos, e o seu inverso é uma boa aproximação do pulso-fonte. O janelamento e a descoloração melhoram o resultado deste filtro. O filtro de deconvolução aos impulsos é desenhado utilizando a distribuição dos coeficientes de reflexão. As propriedades estatísticas da distribuição dos coeficientes de reflexão tem efeito no operador e em seu desempenho. Janela na autocorrelação degrada a saída, e a melhora é obtida quando ela é aplicada no operador deconvolucional. A transformada de Hilbert não segue o princípio dos mínimos-quadrados, e produz bons resultados na recuperação do pulso-fonte sob a premissa de fase-mínima. O inverso do pulso-fonte recuperado comprime bem os eventos sísmicos a impulsos. Quando o traço contém ruído aditivo, os resultados obtidos com auxilio da transformada de Hilbert são melhores do que os obtidos com o filtro de deconvolução ao impulso. O filtro de suavização suprime ruído presente no traço sísmico em função da magnitude do parâmetro de descoloração utilizado. A utilização dos traços suavizados melhora o desempenho da deconvolução ao impulso. A descoloração dupla gera melhores resultados do que a descoloração simples. O filtro casado é obtido através da maximização de uma função sinal/ruído. Os resultados obtidos na estimativa da distribuição dos coeficientes de reflexão com o filtro casado possuem melhor resolução do que o filtro de suavização.

Deconvolução de perfis de poço

A maioria dos perfis de poço utilizados nas avaliações petrofísicas de reservatórios possuem uma resolução vertical na ordem de um metro. Isto cria um problema quando as espessuras típicas das camadas são inferiores a um metro, uma vez que não há correção das leituras. Os perfis de alta resolução vertical como da ferramenta de propagação eletromagnética (EPT, Schlumberger), o dipmeter (SHDT, Schlumberger) ou das ferramentas de varredura acústica ou elétrica possuem uma resolução vertical da ordem de centimetros, mas apresentam uma limitada aplicação para as avaliações petrofísicas. Nós apresentamos um método para a deconvolução de um perfil de baixa resolução vertical que utiliza informações de um perfil de alta resolução vertical para identificar uma nítida interface entre camadas que apresentam valores da propriedade petrofísica contrastante, mas localmente constante em ambos os lados. A partir desse intervalo de controle, nós determinamos a função resposta vertical da ferramenta sob as condições atuais do poço com base no teorema da convolução. Utilizamos várias interfaces de modo a obter valores mais representativos da resposta da ferramenta. O perfil de baixa resolução é então deconvoluido utilizando a transformada discreta de Fourier (FFT) sobre todo o intervalo de interesse. É importante destacar que a invasão do filtrado da lama e a presença do bolo de lama não produzem efeitos danosos sobre o método, que foi aplicado a perfis sintéticos e a dados de campo, onde a aplicação de filtros com um correto ajuste de profundidade, bem como a própria escolha do intervalo de controle, antes da deconvolução, são de extrema importância para o sucesso do método.

Deconvolução de perfis de poço através de rede neural recorrente

Para a indústria do petróleo, a interpretação dos perfis de poço é a principal fonte de informação sobre a presença e quantificação de hidrocarbonetos em subsuperfície. Entretanto, em duas situações as novas tecnologias, tanto em termos do processo construtivo das ferramentas, quanto da transmissão dos dados não têm justificativa econômica, ensejando a utilização de um conjunto de perfis convencionais: reavaliações de campos maduros e avaliações de campos marginais. Os procedimentos de aquisição dos perfis convencionais podem alterar o valor da propriedade física bem como a localização dos limites verticais de uma camada rochosa. Este é um antigo problema na geofísica de poço – o paradoxo entre a resolução vertical e a profundidade de investigação de uma ferramenta de perfilagem. Hoje em dia, isto é contornado através da alta tecnologia na construção das novas ferramentas, entretanto, este problema ainda persiste no caso das ferramentas convencionais como, a ferramenta de raio gama natural (GR). Apresenta-se, neste trabalho, um novo método para atenuar as alterações induzidas no perfil pela ferramenta, através da integração do clássico modelo convolucional do perfil com as redes neurais recorrentes. Assume-se que um perfil de poço pode ser representado através da operação de convolução em profundidade entre a variação da propriedade física da rocha (perfil ideal) e uma função que representa a alteração produzida sobre a propriedade física, chamada como resposta vertical da ferramenta. Assim, desenvolve-se um processamento iterativo dos perfis, o qual atua na forma da operação de deconvolução, composto por três redes neurais recorrentes. A primeira visa estimar a resposta vertical da ferramenta; a segunda procura definir os limites verticais de cada camada rochosa e a última é construída para estimar o valor real da propriedade física. Este processamento é iniciado com uma estimativa externa tanto para o perfil ideal, quanto para a resposta vertical da ferramenta. Finalmente, mostram-se as melhorias na resolução vertical e na avaliação da propriedade física produzida por esta metodologia em perfis sintéticos e em perfis reais da formação Lagunillas, bacia do Lago Maracaibo, Venezuela.

Detecção do contato entre camadas através do perfil de indução

Dois dos principais objetivos da interpretação petrofísica de perfis são a determinação dos limites entre as camadas geológicas e o contato entre fluidos. Para isto, o perfil de indução possui algumas importantes propriedades: É sensível ao tipo de fluido e a distribuição do mesmo no espaço poroso; e o seu registro pode ser modelado com precisão satisfatória como sendo uma convolução entre a condutividade da formação e a função resposta da ferramenta. A primeira propriedade assegura uma boa caracterização dos reservatórios e, ao mesmo tempo, evidencia os contatos entre fluidos, o que permite um zoneamento básico do perfil de poço. A segunda propriedade decorre da relação quasi-linear entre o perfil de indução e a condutividade da formação, o que torna possível o uso da teoria dos sistemas lineares e, particularmente, o desenho de filtros digitais adaptados à deconvolução do sinal original. A idéia neste trabalho é produzir um algoritmo capaz de identificar os contatos entre as camadas atravessadas pelo poço, a partir da condutividade aparente lida pelo perfil de indução. Para simplificar o problema, o modelo de formação assume uma distribuição plano-paralela de camadas homogêneas. Este modelo corresponde a um perfil retangular para condutividade da formação. Usando o perfil de entrada digitalizado, os pontos de inflexão são obtidos numericamente a partir dos extremos da primeira derivada. Isto gera uma primeira aproximação do perfil real da formação. Este perfil estimado é então convolvido com a função resposta da ferramenta gerando um perfil de condutividade aparente. Uma função custo de mínimos quadrados condicionada é definida em termos da diferença entre a condutividade aparente medida e a estimada. A minimização da função custo fornece a condutividade das camadas. O problema de otimização para encontrar o melhor perfil retangular para os dados de indução é linear nas amplitudes (condutividades das camadas), mas uma estimativa não linear para os contatos entre as camadas. Neste caso as amplitudes são estimadas de forma linear pelos mínimos quadrados mantendo-se fixos os contatos. Em um segundo passo mantem-se fixas as amplitudes e são calculadas pequenas mudanças nos limites entre as camadas usando uma aproximação linearizada. Este processo é interativo obtendo sucessivos refinamentos até que um critério de convergência seja satisfeito. O algoritmo é aplicado em dados sintéticos e reais demonstrando a robustez do método.