Electromagnetic energy harvesting in a head-mountable DBS device using a circular PIFA

A circular planar inverted-F antenna (PIFA) is designed and simulated at the industrial, scientific, and medical (ISM) band of 915 MHz for energy harvesting in a head-mountable deep brain stimulation device. Moreover, a rectifier is designed, and also the interaction of the PIFA with a rat head model is investigated. In the proposed PIFA, the top radiating layer is meandered, and a substrate of FR-4 is used. The radius and the height of the antenna are 10 mm and 1.8 mm, respectively. The bottom conductive layer works as a ground plate, and a superstrate of polyethylene reduces the electromagnetic penetration into the rat head. The resonance frequency of the designed antenna is 915 MHz with a bandwidth of 18 MHz at the return loss of -10 dB in free space. The antenna parameters (e.g. reflection coefficient, gain, radiation efficiency), electric field distribution, and SAR value are evaluated within a seven-layer rat head model by using the finite difference time domain EM simulation software XFdtd. The interactions of the antenna and the rat head model are studied in both functional and biological aspects.

Effect of multiple cations in the feed solution on the performance of forward osmosis

In this study, different combinations of feed stream such as 0.2, 0.3 and 0.4 M of CaCl2 were, respectively, added with 1.0, 0.9 and 0.8 M of NaCl while maintaining the draw solution concentration at either 2.0 M of NaCl or CaCl2 in order to compare likely changes to the flux generated when the feed stream contained NaCl only. The results obtained showed that more constituents in feed stream generated lesser flux. Increase in CaCl2 concentration in feed stream resulted in more severe dilutive internal concentration polarisation (DICP) and hence, reduction in the performance ratio. The temperature and distribution of aggregated particle size also played a significant role in the overall performance of forward osmosis process. Further analysis showed that there is a relationship between the normalised driving force and flux behaviour which is governed by the effect of DICP. Additionally, the reflection coefficient was not unity as less than 2% traces of salt was found to permeate alongside with water towards the draw solution side. © 2014 © 2014 Balaban Desalination Publications. All rights reserved.

Análise de antenas de microfita em rampa com múltiplas camadas dielétricas

The present work deals with the ana1ysis of microstrip patch antennas printed on tapered dielectric substrates. We investigate the influence ofthe substrate height variations on the properties of configurations such as microstrip patch antennas, microstrip patch antennas with overlay and suspendeô microstrip patch antennas. The dielectric substrates can be isotropic or anisotropic ones. This accurate analysis is based on the full-wave formulation. It is carried out initially for the determination of the impedance matrix, through the use of the spectral¬domain immitance approach. We use a model based on a segmentation of the considered line into uniform microstrip line subsections. Normalized phase constants and characteristic impedances are obtained by means of the Galerkin numerical technique. Then, the cascaded combination of the uniform microstrip subsections are analyzed through an interactive procedure. Numerical results are presented for the input reflection coefficient, voltage standing wave ratio, resonant frequency, and radiation pattems ofthe E_plane and H-plane diagrams. It is found that the variations in the substrate height profile produce a great influence on the bandwidth of microstrip antennas. This procedure gives bandwidth improvements without altering considerably the resonant frequency. Furthermore, the tapered microstrip antenna can be used as a lightweight altemative for bandwidth control and to eXtend the use of microstiip antenna technology to a wider variety of applications. Finally, suggestions for the continuity of this work are presented

Análise espectral de reflectarrays com substratos de duas camadas dielétricas anisotrópicas uniaxiais

Recently, an amazing development has been observed in telecommunication systems. Two good examples of this development are observed in mobile communication and aerospace systems. This impressive development is related to the increasing need for receiving and transmitting communication signals. Particularly, this development has required the study of new antennas and filters. This work presents a fullwave analysis of reflectarrays. The considered structures are composed by arrays of rectangular conducting patches printed on multilayer dieletric substrates, that are mounted on a ground plane. The analysis is developed in the spectral domain, using an equivalent transmission line method in combination with Galerkin method. Results for the reflection coefficient of these structures are presented and compared to those available in the literature. A good agreement was observed. Particularly, the developed analysis uses the transmission lines theory in combination with the incident potentials and the field continuity equations, at the structures interfaces, for obtaining the scattered field components expressions as function of the patch surface currents and of the incident field. Galerkin method is used to determine the unknown coefficients in the boundary value problem. Curves for the reflection coefficient of several reflectarray geometries are presented as function of frequency and of the structural parameters

Análise espectral de reflectarrays com substrato de duas camadas dielétricas anisotrópicas uniaxiais

Recently, an amazing development has been observed in telecommunication systems. Two good examples of this development are observed in mobile communication and aerospace systems. This impressive development is related to the increasing need for receiving and transmitting communication signals. Particularly, this development has required the study of new antennas and filters. This work presents a fullwave analysis of reflectarrays. The considered structures are composed by arrays of rectangular conducting patches printed on multilayer dieletric substrates, that are mounted on a ground plane. The analysis is developed in the spectral domain, using an equivalent transmission line method in combination with Galerkin method. Results for the reflection coefficient of these structures are presented and compared to those available in the literature. A good agreement was observed. Particularly, the developed analysis uses the transmission lines theory in combination with the incident potentials and the field continuity equations, at the structures interfaces, for obtaining the scattered field components expressions as function of the patch surface currents and of the incident field. Galerkin method is used to determine the unknown coefficients in the boundary value problem. Curves for the reflection coefficient of several reflectarray geometries are presented as function of frequency and of the structural parameters

Viscosity measuring cell using ultrasonic wave mode conversion

This work presents a cell to measure dynamic viscosity of liquids using ultrasonic wave mode conversion from longitudinal to shear wave. The strategy used to obtain the viscosity is based on the measurement of the complex reflection coefficient of shear waves at a solid-liquid interface. Viscosity measurements of automotive oils (SAE90 and SAE140) were obtained in the frequency range from 1 to 10 MHz. These results are compared with the Maxwell model with two relaxation times, showing the dependency of viscosity with frequency. Several parameters affecting viscosity measurements, including the solid material properties, liquid viscosity, and operating frequency are discussed.

Medição de viscosidade de líquidos pelo método de múltiplas reflexões acústicas com conversão de modo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Saldo de radiação obtido através de medida e estimativa por três modelos e a sua relação com o desenvolvimento da cultura de cravo-de-defunto (Tagetes sp.)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Variabilidade dos elementos energéticos e ambientes em meio protegido com polietileno, sem e com cultura do pimentão (Capsicum annuum L.)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Parâmetros agrometeorológicos de cultura de pimentão (Capsicum annuum L.) em ambientes protegido e campo

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Migração (2,5-D) com amplitudes verdadeiras em meios com gradiente constante de velocidade

A migração com amplitudes verdadeiras de dados de reflexão sísmica, em profundidade ou em tempo, possibilita que seja obtida uma medida dos coeficientes de reflexão dos chamados eventos de reflexão primária. Estes eventos são constituídos, por exemplo, pelas reflexões de ondas longitudinais P-P em refletores de curvaturas arbitrárias e suaves. Um dos métodos mais conhecido é o chamado migração de Kirchhoff, através do qual a imagem sísmica é produzida pela integração do campo de ondas sísmicas, utilizando-se superfícies de difrações, denominadas de Superfícies de Huygens. A fim de se obter uma estimativa dos coeficientes de reflexão durante a migração, isto é a correção do efeito do espalhamento geométrico, utiliza-se uma função peso no operador integral de migração. A obtenção desta função peso é feita pela solução assintótica da integral em pontos estacionários. Tanto no cálculo dos tempos de trânsito como na determinação da função peso, necessita-se do traçamento de raios, o que torna a migração em situações de forte heterogeneidade da propriedade física um processo com alto custo computacional. Neste trabalho é apresentado um algoritmo de migração em profundidade com amplitudes verdadeiras, para o caso em que se tem uma fonte sísmica pontual, sendo o modelo de velocidades em subsuperfície representado por uma função que varia em duas dimensões, e constante na terceira dimensão. Esta situação, conhecida como modelo dois-e-meio dimensional (2,5-D), possui características típicas de muitas situações de interesse na exploração do petróleo, como é o caso da aquisição de dados sísmicos 2-D com receptores ao longo de uma linha sísmica e fonte sísmica 3-D. Em particular, é dada ênfase ao caso em que a velocidade de propagação da onda sísmica varia linearmente com a profundidade. Outro tópico de grande importância abordado nesse trabalho diz respeito ao método de inversão sísmica denominado empilhamento duplo de difrações. Através do quociente de dois empilhamentos com pesos apropriados, pode-se determinar propriedades físicas e parâmetros geométricos relacionados com a trajetória do raio refletido, os quais podem ser utilizados a posteriori no processamento dos dados sísmicos, visando por exemplo, a análise de amplitudes.

Migração com amplitude verdadeira em meios bidimensionais (2-D) e introdução ao caso 2,5-D

Nos últimos anos tem-se verificado através de várias publicações um interesse crescente em métodos de migração com amplitude verdadeira, com o objetivo de obter mais informações sobre as propriedades de refletividade da subsuperfície da terra. A maior parte desses trabalhos tem tratado deste tema baseando-se na aproximação de Born, como em Bleistein (1987) e Bleistein et al. (1987), ou na aproximação do campo de ondas pela teoria do raio como Hubral et al. (1991), Schleicher et al. (1993) e Martins et al. (1997). Considerando configurações arbitrárias de fontes e receptores, as reflexões primárias compressionais podem ser imageadas em reflexões migradas no domínio do tempo ou profundidade de tal modo que as amplitudes do campo de ondas migrado são uma medida do coeficiente de reflexão dependente do ângulo de incidência. Para realizar esta tarefa, vários algoritmos têm sido propostos nos últimos anos baseados nas aproximações de Kirchhoff e Born. Essas duas abordagens utilizam um operador integral de empilhamento de difrações ponderado que é aplicado aos dados da seção sísmica de entrada. Como resultado obtém-se uma seção migrada onde, em cada ponto refletor, tem-se o pulso da fonte com amplitude proporcional ao coeficiente de reflexão naquele ponto. Baseando-se na aproximação de Kirchhoff e na aproximação da teoria do raio do campo de ondas, neste trabalho é obtida a função peso para modelos bidimensionais (2-D) e dois e meio dimensionais (2,5-D) que é aplicada a dados sintéticos com e sem ruído. O resultado mostra a precisão e estabilidade do método de migração em 2-D e 2,5-D como uma ferramenta para a obtenção de informações importantes da subsuperfície da terra, que é de grande interesse para a análise da variação da amplitude com o afastamento (ângulo). Em suma, este trabalho apresenta expressões para as funções peso 2-D e 2,5-D em função de parâmetros ao longo de cada ramo do raio. São mostrados exemplos da aplicação do algoritmo de migração em profundidade a dados sintéticos 2-D e 2,5-D obtidos por modelamento sísmico através da teoria do raio usando o pacote Seis88 (Cervený e Psencík, 1988) e os resultados confirmaram a remoção do espalhamento geométrico dos dados migrados mesmo na presença de ruído. Testes adicionais foram realizados para a análise do efeito de alongamento do pulso na migração em profundidade (Tygel et al., 1994) e a aplicação do empilhamento múltiplo (Tygel et al., 1993) para a estimativa de atributos dos pontos de reflexão - no caso o ângulo de reflexão e a posição do receptor.

Migração com amplitude verdadeira em meios com gradiente constante de velocidade

Este trabalho tem por objetivo a aplicação de um método de migração com amplitudes verdadeiras, considerando-se um meio acústico onde a velocidade de propagação varia linearmente com a profundidade. O método de migração é baseado na teoria dos raios e na integral de migração de Kirchhoff, procurando posicionar de forma correta os refletores e recuperar os respetivos coeficientes de reflexão. No processo de recuperação dos coeficientes de reflexão, busca-se corrigir o fator de espalhamento geométrico de reflexões sísmicas primárias, sem o conhecimento a priori dos refletores procurados. Ao considerar-se configurações fonte-receptor arbitrárias, as reflexões primárias podem ser imageadas no tempo ou profundidade, sendo as amplitudes do campo de ondas migrado uma medida dos coeficientes de reflexão (função do ângulo de incidência). Anteriormente têm sido propostos alguns algoritmos baseados na aproximação de Born ou Kirchhoff. Todos são dados em forma de um operador integral de empilhamento de difrações, que são aplicados à entrada dos dados sísmicos. O resultado é uma seção sísmica migrada, onde cada ponto de reflexão é imageado com uma amplitude proporcional ao coeficiente de reflexão no ponto. No presente caso, o processo de migração faz uso de um modelo com velocidade que apresenta uma distribuição que varia linearmente com a profundidade, conhecido também como gradiente constante de velocidade. O esquema de migração corresponde a uma versão modificada da migração de empilhamento por difração e faz uso explícito da teoria do raio, por exemplo, na descrição de tempos de trânsito e amplitudes das reflexões primárias, com as quais a operação de empilhamento e suas propriedades podem ser entendidas geometricamente. Efeitos como o espalhamento geométrico devido à trajetória do raio levam a distorção das amplitudes. Estes efeitos têm que ser corregidos durante o processamento dos dados sísmicos. Baseados na integral de migração de Kirchhoff e na teoria paraxial dos raios, foi derivada a função peso e o operador da integral por empilhamento de difrações para um modelo sísmico 2,5-D, e aplicado a uma serie de dados sintéticos em ambientes com ruído e livre de ruído. O resultado mostra a precisão e estabilidade do método de migração em um meio 2,5-D como ferramenta para obter informação sobre as propriedades de refletividade da subsuperfície da terra. Neste método não são levados em consideração a existência de caústicas nem a atenuação devido a fricção interna.

Ultrasonic sensor for the presence of oily contaminants in water

The determination of the complex reflection coefficient of ultrasonic shear-waves at the solid-liquid interface is a technique employed for the measurement of the viscoelastic properties of liquids. An interesting property of the measurement technique is the very small penetration depth of the shear-waves into the liquid sample, which permits measurements with liquid films of some micrometers thick. This property, along with the adhesion of oily substances to surfaces, can be used for the detection of oily contaminants in water. In this work, the employment of the ultrasonic shear-wave reflection technique to the detection of oily contaminants in water is proposed and the theoretical and experimental concepts involved are discussed. Preliminary experimental results show the measurement technique can detect SAE 40 automotive oil in water in volume proportions less than 0.5%.

Parametric study of retangular patch antenna using denim textile material

—This paper presents a textile patch antenna designed for WBAN applications at 2.45 GHz ISM band. The antenna uses denim as substrate and conductive fabric for the ground plane and radiator layers. The main purpose of this paper is to analyze the influence of typical deviation of denim properties and patch radiator dimensions on the performance of the antenna. The parameters considered in the analysis are the relative permittivity and thickness of denim and the width and length of the rectangular patch radiator. The dependence of the central operation frequency of the antenna on those parameters was studied using the antenna reflection coefficient obtained from EM simulations. Rules of thumb for one-shot design were derived and applied to design a rectangular patch antenna. An antenna prototype was fabricated and measured, demonstrating a 10 dB impedance band of 4.8 % centered at 2.45 GHz, in good agreement with simulated results