Study of a gold electrode modified by trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) to produce an electrochemical sensor for nitric oxide

The modification of a gold electrode surface by electropolymerization of trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) to produce an electrochemical sensor for nitric oxide was investigated. The influence of dopamine, serotonin and nitrite as interferents for NO detection was also examined using square-wave voltammetry (SWV). The characterization of the modified electrode was carried out by cyclic voltammetry, electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) and SERS techniques. The gold electrode was successfully modified by the trans-[Ru(NH(3))(4)(Ist)SO(4)](+) complex ion using cyclic voltammetry. The experiments show that a monolayer of the film is achieved after ten voltammetric cycles, that NO in solution can coordinate to the metal present in the layer, that dopamine, serotonin and nitrite are interferents for the detection of NO, and that the response for the nitrite is much less significant than the responses for dopamine and serotonin. The proposed modified electrode has the potential to be applied as a sensor for NO. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development and Application of a Highly Selective Biomimetic Sensor for Detection of Captopril, an Important Ally in Hypertension Control

A biomimetic sensor is proposed as a promising new analytical method for determination of captopril in different classes of samples. The sensor was prepared by modifying a carbon paste electrode with iron (II) phthalocyanine bis(pyridine) [FePe(dipy)] complex. Amperometric measurements in a batch analytical mode were first carried out in order to optimize the sensor response. An applied potential lower than 0.2 V vs Ag vertical bar AgCl in 0.1 mol L(-1) of TRIS buffer at pH 8.0 provided the best response, with a linear range of 2.5 x 10(-5) to 1.7 x 10(-4) mol L(-1). A detailed investigation of the selectivity of the sensor, employing seventeen other drugs, was also performed. Recovery studies were carried out using biological and environment samples in order to evaluate the sensor`s potential for use with these sample classes. Finally, the performance of the biomimetic sensor was optimized in a flow injection (FIA) system using a wall jet electrochemical cell. Under optimized flow conditions, a broad linear response range, from 5.0 x 10(-4) to 2.5 x 10(-2) mol L(-1), was obtained for captopril, with a sensitivity of 210 +/- 1 mu A L mol(-1).

Nonstationary feature extraction techniques for automatic classification of impact acoustic signals

Condition monitoring of wooden railway sleepers applications are generallycarried out by visual inspection and if necessary some impact acoustic examination iscarried out intuitively by skilled personnel. In this work, a pattern recognition solutionhas been proposed to automate the process for the achievement of robust results. Thestudy presents a comparison of several pattern recognition techniques together withvarious nonstationary feature extraction techniques for classification of impactacoustic emissions. Pattern classifiers such as multilayer perceptron, learning cectorquantization and gaussian mixture models, are combined with nonstationary featureextraction techniques such as Short Time Fourier Transform, Continuous WaveletTransform, Discrete Wavelet Transform and Wigner-Ville Distribution. Due to thepresence of several different feature extraction and classification technqies, datafusion has been investigated. Data fusion in the current case has mainly beeninvestigated on two levels, feature level and classifier level respectively. Fusion at thefeature level demonstrated best results with an overall accuracy of 82% whencompared to the human operator.

Acoustic Design in Urban Development : analysis of urban soundscapes and acoustic ecology research in New York City

The world is urbanizing rapidly with more than half of the global population now living in cities. Improving urban environments for the well-being of the increasing number of urban citizens is becoming one of the most important challenges of the 21st century. Even though it is common that city planners have visions of a ’good urban milieu’, those visions are concerning visual aesthetics or practical matters. The qualitative perspective of sound, such as sonic diversity and acoustic ecology are neglected aspects in architectural design. Urban planners and politicians are therefore largely unaware of the importance of sounds for the intrinsic quality of a place. Whenever environmental acoustics is on the agenda, the topic is noise abatement or noise legislation – a quantitative attenuation of sounds. Some architects may involve acoustical aspects in their work but sound design or acoustic design has yet to develop to a distinct discipline and be incorporated in urban planning.My aim was to investigate to what extent the urban soundscape is likely to improve if modern architectural techniques merge with principles of acoustics. This is an important, yet unexplored, research area. My study explores and analyses the acoustical aspects in urban development and includes interviews with practitioners in the field of urban acoustics, situated in New York City. My conclusion is that to achieve a better understanding of the human living conditions in mega-cities, there is a need to include sonic components into the holistic sense of urban development.

Acoustic Variability in the Production of English Vowels by Native and Non-Native Speakers

The features of non-native speech which distinguish it from native speech are often difficult to pin down. It is possible to be a native speaker of any of a vast number of varieties of English. These varieties each have their phonetic characteristics which allow them to be identified by speakers of the varieties in question and by others. The phonetic differences between the accents represented by these varieties are very great. It is impossible to indicate any particular configuration of vowels in the acoustic vowel space or set of consonant articulations which all native-speaker varieties of English have in common and which non-native speakers do not share. This study considers the vowel quality in a single word by native and non-native speakers.

Adaptive, Decentralized, And Real-Time Sampling Strategies For Resource Constrained Hydraulic And Hydrologic Sensor Networks

We discuss the development and performance of a low-power sensor node (hardware, software and algorithms) that autonomously controls the sampling interval of a suite of sensors based on local state estimates and future predictions of water flow. The problem is motivated by the need to accurately reconstruct abrupt state changes in urban watersheds and stormwater systems. Presently, the detection of these events is limited by the temporal resolution of sensor data. It is often infeasible, however, to increase measurement frequency due to energy and sampling constraints. This is particularly true for real-time water quality measurements, where sampling frequency is limited by reagent availability, sensor power consumption, and, in the case of automated samplers, the number of available sample containers. These constraints pose a significant barrier to the ubiquitous and cost effective instrumentation of large hydraulic and hydrologic systems. Each of our sensor nodes is equipped with a low-power microcontroller and a wireless module to take advantage of urban cellular coverage. The node persistently updates a local, embedded model of flow conditions while IP-connectivity permits each node to continually query public weather servers for hourly precipitation forecasts. The sampling frequency is then adjusted to increase the likelihood of capturing abrupt changes in a sensor signal, such as the rise in the hydrograph – an event that is often difficult to capture through traditional sampling techniques. Our architecture forms an embedded processing chain, leveraging local computational resources to assess uncertainty by analyzing data as it is collected. A network is presently being deployed in an urban watershed in Michigan and initial results indicate that the system accurately reconstructs signals of interest while significantly reducing energy consumption and the use of sampling resources. We also expand our analysis by discussing the role of this approach for the efficient real-time measurement of stormwater systems.

Estudo e desenvolvimento de um sensor de CO2 de baixo custo

Este trabalho descreve um estudo e desenvolvimento de um sensor de dióxido de carbono (CO2), de baixo custo, para monitoramento da qualidade do ar em ambientes climatizados. O sensor aqui proposto baseia-se na técnica de absorção em infravermelho não dispersivo (NDIR). Este trabalho avalia alguns métodos já empregados e propõe um modelo alternativo visando uma solução de baixo custo que possa ser incorporada a sistemas de monitoramento e/ou condicionamento existentes, permitindo o controle do teor de CO2. A metodologia inclui o estudo dos diferentes tipos de sensores de CO2, a seleção da técnica mais apropriada para medição, o estudo das alternativas para implementação da técnica selecionada, o desenvolvimento, testes e avaliações da solução. Especificamente desenvolveu-se uma solução em termos de sensor de CO2 que utiliza componentes comerciais, sendo facilmente reprodutível e de custo reduzido. O sensor desenvolvido tem faixa de medição entre 330 a mais de 10000 ppm, com resolução estimada em torno de 20 a 30 ppm, com erro em relação ao padrão menor que 10% da medição ou 150 ppm,o que for maior.

Monitoramento de temperaturas noturnas da superfície terrestre no estado do Rio Grande do Sul com uso do sensor orbital AVHRR/NOAA

A temperatura da superfície terrestre (TST), além da ação determinante sobre o crescimento e o desenvolvimento das plantas, influencia também muitos processos físicos, químicos e biológicos, tendo significativa relevância científica em um vasto campo das atividades de pesquisa e gerenciamento dos recursos naturais. O objetivo geral deste estudo foi verificar a adequação do uso de sensores orbitais AVHRR/3 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) classe POES (Polar Operational Environmental Satellites) para mapeamento de temperaturas da superfície terrestre no Rio Grande do Sul, visando sua implementação em programas operacionais de monitoramento agrometeorológico. No estudo realizado no período de junho a setembro de 2002, foram utilizadas 11 imagens noturnas e 20 imagens diurnas, captadas na estação de recepção de imagens NOAA pertencente ao Centro Estadual de Pesquisas em Sensoriamento Remoto e Meteorologia (CEPSRM). Após processamento, as imagens foram utilizadas para a determinação da temperatura de brilho da banda 4 e 5 da TST através dos métodos de Becker e Li (1990), Kerr et al. (1992) e Sobrino et al. (1993). A TST obtida a partir das imagens foi comparada aos dados de temperatura do ar obtidos em 13 estações meteorológicas de superfície Os resultados mostraram que os sensores orbitais AVHRR/3 são adequados para o mapeamento noturno de temperaturas da superfície terrestre no Rio Grande do Sul. O método de Sobrino et al. (1993) é o mais adequado entre os métodos testados para a estimativa das temperaturas noturnas no Estado, embora ainda seja necessário um aprofundamento teórico em relação aos efeitos atmosféricos sobre regiões localizadas em baixas latitudes. Também a temperatura estimada por sensores remotos pode ser utilizada para estimar a temperatura do ar nos locais avaliados, sendo que ainda deve ser testada a extrapolação para outros locais.

An online platform for real-time sensor data collection, visualization, and sharing

Sharing sensor data between multiple devices and users can be^challenging for naive users, and requires knowledge of programming and use of different communication channels and/or development tools, leading to non uniform solutions. This thesis proposes a system that allows users to access sensors, share sensor data and manage sensors. With this system we intent to manage devices, share sensor data, compare sensor data, and set policies to act based on rules. This thesis presents the design and implementation of the system, as well as three case studies of its use.

Investigação numérica do desempenho de um sensor de fibra ótica de índice de refração, baseado em SPR e utilizando COMSOL multiphysics

Esta tese é dedicada aos sensores de fibra ótica especificamente aos sensores baseados no fenómeno de ressonância de plasmão de superfície, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras óticas com configuração do tipo “D”, para aplicação em sensores refratométricos. Numa primeira parte desta dissertação são descritos os aspetos teóricos fundamentais para a compreensão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície e a sua utilização em sistemas sensores. Estes fenómenos ocorrem na superfície de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexão e transmissão de uma onda eletromagnética incidente (feixe luminoso), de uma forma que é fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medição das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonância com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia não só a obtenção dos espetros de transmissão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície, mas também a obtenção das distribuições do campo elétrico e magnético em função das dimensões do sensor. O COMSOL permitiu também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refração exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado índice de refração. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos teóricos para os diferentes parâmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa é possível criar novos sensores em fibra ótica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parâmetros de ressonância e sensibilidade do sensor. A última fase do trabalho baseou-se na modelização de uma fibra cuja configuração seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Sensor for cysteine based on oxovanadium(IV) complex of Salen modified carbon paste electrode

The electrochemical behavior of a carbon paste electrode modified (CPEM) with N,N′-ethylenebis(salicylideneiminato)oxovanadium(IV) complex ([(VO)-O-IV(Salen)]) was investigated as a new sensor for cysteine. Cyclic voltammetry at the modified electrode in 0.1 mol L-1 KCl Solution (pH 5.0) showed a single-electron reduction/oxidation of the Couple VO3+/VO2+. The CPEM with [VO(Salen)] presented good electrochemical stability in a wide pH range (4.0-10.0) and an ability to electrooxidate cysteine at 0.65 V versus SCE. These results demonstrate the viability of the use of this modified electrode as an amperometric sensor for cysteine determination. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Medição e modelagem da resposta de um sensor de pig perfilométrico sob diferentes solicitações dinâmicas

Ensure the integrity of the pipeline network is an extremely important factor in the oil and gas industry. The engineering of pipelines uses sophisticated robotic inspection tools in-line known as instrumented pigs. Several relevant factors difficult the inspection of pipelines, especially in offshore field which uses pipelines with multi-diameters, radii of curvature accentuated, wall thickness of the pipe above the conventional, multi-phase flow and so on. Within this context, appeared a new instrumented Pig, called Feeler PIG, for detection and sizing of thickness loss in pipelines with internal damage. This tool was developed to overcome several limitations that other conventional instrumented pigs have during the inspection. Several factors influence the measurement errors of the pig affecting the reliability of the results. This work shows different operating conditions and provides a test rig for feeler sensors of an inspection pig under different dynamic loads. The results of measurements of the damage type of shoulder and holes in a cyclic flat surface are evaluated, as well as a mathematical model for the sensor response and their errors from the actual behavior