Parameter studies of fibre laser micro-welding of AISI 316L using Taguchi method

This paper discusses the application of the Taguchi experimental design approach in optimizing the key process parameters for micro-welding of thin AISI 316L foil using the 100W CW fibre laser. A L16 Taguchi experiment was conducted to systematically understand how the power, scanning velocity, focus position, gas flow rate and type of shielding gas affect the bead dimensions. The welds produced in the L16 Taguchi experiment was mainly of austenite cellular-dendrite structure with an average grain size of 5µm. An exact penetration weld with the largest penetration to fusion width ratio was obtained. Among those process parameters, the interaction between power and scanning velocity presented the strongest effect to the penetration to fusion width ratio and the power was found to be the predominantly important factor that drives the interaction with other factors to appreciably affect the bead dimensions.

Parameter Optimization on Laser Welding of NiTi Wires by Taguchi Method

In this research, a preliminary study was done to find out the initial parameter window to obtain the full-penetrated NiTi weldment. A L27 Taguchi experiment was then carried out to statistically study the effects of the welding parameters and their possible interactions on the weld bead aspect ratio (or penetration over fuse-zone width ratio), and to determine the optimized parameter settings to produce the full-penetrated weldment with desirable aspect ratio. From the statistical results in the Taguchi experiment, the laser mode was found to be the most important factor that substantially affects the aspect ratio. Strong interaction between the power and focus position was found in the Taguchi experiment. The optimized weldment was mainly of columnar dendritic structure in the weld zone (WZ), while the HAZ exhibited equiaxed grain structure. The XRD and DSC results showed that the WZ remained the B2 austenite structure without any precipitates, but with a significant decrease of phase transformation temperatures. The results in the micro-hardness and tensile tests indicated that the mechanical properties of NiTi were decreased to a certain extent after fibre laser welding.

Layered RF Phantom Characterization for Wireless Medical Vital Sign Monitors

Wearable antenna performance measurements were used to characterize a synthetic variable layered phantom testbed, representative of human tissue for operation in the 868/915 MHz, and 2400 MHz industrial, scientific and medical frequency bands. Antenna radiation efficiency measurements on the phantom were compared with measurements on the thorax region of a human test subject. The results show that the phantom is representative of the human body for the application of wireless vital sign monitors, where conductive connections are made to the tissue.

Understanding perception and action in sport:How can virtual reality technology help?

Although technology can facilitate improvements in performance by allowing us to understand, monitor and evaluate performance, improvements must ultimately come from within the athlete. The first part of this article will focus on understanding how perception and action relate to performance from two different theoretical viewpoints. The first will be predominantly a cognitive or indirect approach that suggests that expertise and decision-making processes are mediated by athletes accruing large knowledge bases that are built up through practice and experience. The second, and alternative approach, will advocate a more 'direct' solution, where the athlete learns to 'tune' into the relevant information that is embedded in their relationship with the surrounding environment and unfolding action. The second part of the article will attempt to show how emerging virtual reality technology is revealing new evidence that helps us understand elite performance. Possibilities of how new types of training could be developed from this technology will also be discussed. © 2014 Crown Copyright.

Modifications of Surface Properties of Beta Ti by Laser Surface Treatment

β -type Ti-alloy is a promising biomedical implant material as it has a low Young’s modulus but is also known to have inferior surface hardness. Various surface treatments can be applied to enhance the surface hardness. Physical vapour deposition (PVD) and chemical vapour deposition (CVD) are two examples of this but these techniques have limitations such as poor interfacial adhesion and high distortion. Laser surface treatment is a relatively new surface modification method to enhance the surface hardness but its application is still not accepted by the industry. The major problem of this process involves surface melting which results in higher surface roughness after the laser surface treatment. This paper will report the results achieved by a 100 W CW fiber laser for laser surface treatment without the surface being melted. Laser processing parameters were carefully selected so that the surface could be treated without surface melting and thus the surface finish of the component could be maintained. The surface and microstructural characteristics of the treated samples were examined using X-ray diffractometry (XRD), optical microscopy (OM), 3-D surface profile & contact angle measurements and nano-indentation test.

High-resolution seismic reflection investigation of gas accumulation and seepage in the tidal channels of the Ria of Aveiro barrier lagoon (Portugal)

O metano é um gás de estufa potente e uma importante fonte de energia. A importância global e impacto em zonas costeiras de acumulações e escape de gás metano são ainda pouco conhecidas. Esta tese investiga acumulações e escape de gás em canais de maré da Ria de Aveiro com dados de cinco campanhas de reflexão sísmica de alta resolução realizadas em 1986, 1999, 2002 e 2003. Estas incluem três campanhas de Chirp (RIAV99, RIAV02 e RIAV02A) e duas campanhas de Boomer (VOUGA86 e RIAV03). O processamento dos dados de navegação incluíram filtros de erros, correcções de sincronização de relógios de sistemas de aquisição de dados, ajuste de “layback” e estimativa da posição de “midpoint”. O processamento do sinal sísmico consistiu na correcção das amplitudes, remoção de ruído do tipo “burst”, correcções estáticas, correcção do “normal move-out”, filtragem passabanda, desconvolução da assinatura e migração Stolt F-K. A análise da regularidade do trajecto de navegação, dos desfasamentos entre horizontes e dos modelos de superfícies foi utilizada para controlo de qualidade, e permitiu a revisão e melhoria dos parâmetros de processamento. A heterogeneidade da cobertura sísmica, da qualidade do sinal, da penetração e da resolução, no seu conjunto constrangeram o uso dos dados a interpretações detalhadas, mas locais, de objectos geológicos da Ria. É apresentado um procedimento para determinar a escolha de escalas adequadas para modelar os objectos geológicos, baseado na resolução sísmica, erros de posicionamento conhecidos e desfasamentos médios entre horizontes. As evidências de acumulação e escape de gás na Ria de Aveiro incluem turbidez acústica, reflexões reforçadas, cortinas acústicas, domas, “pockmarks” e alinhamentos de “pockmarks” enterradas, horizontes perturbados e plumas acústicas na coluna de água (flares). A estratigrafia e a estrutura geológica controlam a distribuição e extensão das acumulações e escape de gás. Ainda assim, nestes sistemas de baixa profundidade de água, as variações da altura de maré têm um impacto significativo na detecção de gás com métodos acústicos, através de alterações nas amplitudes originais de reflexões reforçadas, turbidez acústica e branqueamento acústico em zonas com gás. Os padrões encontrados confirmam que o escape de bolhas de gás é desencadeado pela descida da maré. Há acumulações de gás em sedimentos Holocénicos e no substrato de argilas e calcários do Mesozóico. Evidências directas de escape de gás em sondagens em zonas vizinhas, mostraram gás essencialmente biogénico. A maioria do gás na área deve ter sido gerado em sedimentos lagunares Holocénicos. No entanto, a localização e geometria de estruturas de escape de fluidos em alguns canais de maré, seguem o padrão de fracturas do substrato Mesozóico, indicando uma possível fonte mais profunda de gás e que estas fracturas funcionam como condutas preferenciais de migração dos fluidos e exercem um controlo estrutural na ocorrência de gás na Ria.

Avaliação do ambiente sonoro em zonas urbanas: integração de aspectos qualitativos

O presente trabalho propõe-se integrar a percepção que os indivíduos fazem das medidas de minimização de ruído, utilizadas em Portugal, na avaliação do ambiente sonoro em zonas urbanas. O trabalho é composto por um estudo sobre a avaliação da estrutura cognitiva (atitude) dos indivíduos, nomeadamente o significado que eles atribuem ao ruído de tráfego urbano, pela avaliação acústica e psicoacustica de várias medidas de minimização de ruído utilizadas em Portugal, e por um inquérito sócio acústico que pretende relacionar ambos os aspectos referidos. Pela análise dos estudos desenvolvidos, é elaborada uma metodologia para a integração de aspectos qualitativos (percepção humana), na avaliação do ambiente sonoro.

A aprendizagem musical como elemento de aperfeiçoamento de competências matemáticas

Tomando como ponto de partida a relação entre música e matemática, nesta investigação temos como principal objetivo estudar a influência da aprendizagem musical no desempenho matemático. Pretendeu-se ainda observar o efeito de um conjunto de preditores no referido desempenho, mais concretamente do nível socioeconómico, da inteligência e de variáveis cognitivo-motivacionais (motivação, expectativas de autoeficácia e atribuições causais). Numa primeira parte, delineámos as linhas teóricas desta investigação. Começámos por relatar a relação entre música e matemática no âmbito da musicologia histórica, da teoria e análise musicais, da acústica e das tendências na composição musical, evidenciando os mecanismos de ligação entre elementos e conceitos musicais e tópicos e temas matemáticos. Relatámos os benefícios da exposição musical ao nível do desenvolvimento cognitivo e intelectual, destacando o aumento do raciocínio espacial, do desempenho matemático e da inteligência com a aprendizagem musical. De seguida, descrevemos o impacto das aulas de música no aumento do desempenho académico a várias disciplinas, nomeadamente a Matemática, enfatizando a associação da duração da aprendizagem musical com o aumento das capacidades matemáticas; para além do efeito da aprendizagem musical, procurámos ainda explicação de um desempenho académico melhorado com base em variáveis potenciadoras da performance, tais como o nível socioeconómico e a inteligência. Nesta linha de abordagem, explorámos os efeitos de variáveis influentes do desempenho académico fora do contexto musical, reportando-nos ao nível socioeconómico, à inteligência e às dimensões cognitivo-motivacionais (motivação, expectativas de autoeficácia e atribuições causais), destacando o poder preditivo da inteligência, seguido do nível socioeconómico e da motivação. Por fim, referimo-nos à interação entre música e encéfalo por meio das temáticas da plasticidade neural estrutural e funcional, do efeito da aprendizagem e performance musicais, da cognição musical e domínios não musicais, bem como dos fatores genéticos; sublinhamos a possibilidade de ligações entre a cognição musical e os domínios espacial e matemático. Numa segunda parte, apresentamos a investigação que desenvolvemos em contexto escolar com 112 alunos do 7º ano de escolaridade provenientes de 12 escolas do Ensino Básico. Nove são do Ensino Especializado de Música e três são do Ensino Regular. No total, as escolas enquadram-se nas zonas urbanas de Braga, Coimbra e Lisboa. O estudo possui carácter longitudinal e abrange três anos letivos, do 7º ao 9º anos de escolaridade. Após explanação dos objetivos, das hipóteses de investigação, da caracterização da amostra, da descrição dos instrumentos de avaliação e respetiva validação empírica, relatamos os resultados que encontrámos. Estes permitiram, por um lado, validar a hipótese de que os alunos submetidos ao ensino formal de música apresentam um desempenho matemático superior comparativamente aos alunos que não frequentaram este tipo de ensino (H1) e, por outro, sustentar que o número de anos de aprendizagem musical contribui para o aumento do desempenho matemático (H3). Sublinha-se, ainda, que os alunos de instrumento de teclado revelaram desempenho matemático mais elevado em relação aos seus pares que estudaram outros instrumentos. Já no que se refere ao poder preditivo do tipo de ensino (Ensino Especializado de Música vs. Ensino Regular), apurámos que a formação em música prevê melhores desempenhos a matemática; destaca-se que as variáveis em estudo, tais como o nível socioeconómico, a motivação, as expectativas de autoeficácia e a inteligência adicionam capacidade explicativa do desempenho matemático, sendo que a presença da aprendizagem musical perdeu aptidão preditiva apenas na presença da inteligência. Contudo, após controlo estatístico da inteligência, foi possível concluir que a aprendizagem musical mantém o poder preditivo no desempenho matemático (H2). Os resultados permitiram identificar em que tópicos e temas matemáticos relacionados com os elementos e conceitos musicais os alunos com aprendizagem musical apresentam melhores desempenhos, evidenciando-se os tópicos no âmbito da Geometria (H4). Observámos, também, que é possível prever o desempenho matemático a partir do raciocínio espacial dos alunos (H5). Finalmente, referimos as limitações, refletimos sobre as implicações que estes resultados poderão trazer no âmbito do ensino da música em Portugal e apontamos pistas conducentes ao desenvolvimento de investigações futuras.

Fiber-optic components for optical communicatios and sensing

Nos últimos anos, a Optoelectrónica tem sido estabelecida como um campo de investigação capaz de conduzir a novas soluções tecnológicas. As conquistas abundantes no campo da óptica e lasers, bem como em comunicações ópticas têm sido de grande importância e desencadearam uma série de inovações. Entre o grande número de componentes ópticos existentes, os componentes baseados em fibra óptica são principalmente relevantes devido à sua simplicidade e à elevada de transporte de dados da fibra óptica. Neste trabalho foi focado um destes componentes ópticos: as redes de difracção em fibra óptica, as quais têm propriedades ópticas de processamento únicas. Esta classe de componentes ópticos é extremamente atraente para o desenvolvimento de dispositivos de comunicações ópticas e sensores. O trabalho começou com uma análise teórica aplicada a redes em fibra e foram focados os métodos de fabricação de redes em fibra mais utilizados. A inscrição de redes em fibra também foi abordado neste trabalho, onde um sistema de inscrição automatizada foi implementada para a fibra óptica de sílica, e os resultados experimentais mostraram uma boa aproximação ao estudo de simulação. Também foi desenvolvido um sistema de inscrição de redes de Bragg em fibra óptica de plástico. Foi apresentado um estudo detalhado da modulação acústico-óptica em redes em fibra óptica de sílica e de plástico. Por meio de uma análise detalhada dos modos de excitação mecânica aplicadas ao modulador acústico-óptico, destacou-se que dois modos predominantes de excitação acústica pode ser estabelecidos na fibra óptica, dependendo da frequência acústica aplicada. Através dessa caracterização, foi possível desenvolver novas aplicações para comunicações ópticas. Estudos e implementação de diferentes dispositivos baseados em redes em fibra foram realizados, usando o efeito acústico-óptico e o processo de regeneração em fibra óptica para várias aplicações tais como rápido multiplexador óptico add-drop, atraso de grupo sintonizável de redes de Bragg, redes de Bragg com descolamento de fase sintonizáveis, método para a inscrição de redes de Bragg com perfis complexos, filtro sintonizável para equalização de ganho e filtros ópticos notch ajustáveis.

Identidades sonoras na construção de um discurso orientado por temporalidades

O presente trabalho propõe-se investigar o papel do tempo em música a partir da prática composicional. Para isso leva em consideração uma evolução de conceitos de tempo ao longo da história humana, o entendimento recente do tempo musical e dos elementos que o compõem. São abordados, para este fim, os principais destes elementos, a quantidade e a qualidade das informações musicais, sob a perspectiva criativa. Propõe-se então uma organização conceitual que permita compreender melhor o papel do tempo em música. Em um primeiro momento dentro de obras recentes de compositores que se dedicaram ao tema e em um segundo momento dentro de um conjunto de obras originais compostas para esta tese.

Modelling underwater acoustic noise as a tool for coastal management

Dissertação de Mestrado, Gestão da Água e da Costa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2009

Influência do comportamento vocal no sucesso reprodutor do xarroco lusitano Halobatracus didactylus (Bloch & Schneider, 1801)

Dissertação de mest., Biologia Marinha (Ecologia e Conservação Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2011

B-splines neural network assisted PID autotuning

This papers describes an extantion of previous works on the subject of neural network proportional, integral and derivative (PID) autotuning. Basically, neural networks are employed to supply the three PID parameters, according to the integral of time multiplied by the absolute error (ITAE) criterion, to a standard PID controller.

Potential of fisheries restocking off the Algarve coast using aquaculture produced marine fish

Tese de dout., Ciências do Mar, da Terra e do Ambiente (Ecologia Marinha), Faculdade de Ciências e Tecnologia, Univ. do Algarve, 2012