Transformada de Fourier: teoria como base para aplicações em mecânica celeste

Pós-graduação em Matemática Universitária - IGCE

Proteção em sistemas elétricos com geração distribuída utilizando a transformada wavelet

A typical electrical power system is characterized by centr alization of power gene- ration. However, with the restructuring of the electric sys tem, this topology is changing with the insertion of generators in parallel with the distri bution system (distributed gene- ration) that provides several benefits to be located near to e nergy consumers. Therefore, the integration of distributed generators, especially fro m renewable sources in the Brazi- lian system has been common every year. However, this new sys tem topology may result in new challenges in the field of the power system control, ope ration, and protection. One of the main problems related to the distributed generati on is the islanding formation, witch can result in safety risk to the people and to the power g rid. Among the several islanding protection techniques, passive techniques have low implementation cost and simplicity, requiring only voltage and current measuremen ts to detect system problems. This paper proposes a protection system based on the wavelet transform with overcur- rent and under/overvoltage functions as well as infomation of fault-induced transients in order to provide a fast detection and identification of fault s in the system. The propo- sed protection scheme was evaluated through simulation and experimental studies, with performance similar to the overcurrent and under/overvolt age conventional methods, but with the additional detection of the exact moment of the fault.

Desenvolvimento e validação de metodologia analítica para quantificação de urânio em compostos do ciclo do combustível nuclear por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)

Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)

Rotation-discriminating template matching based on Fourier coefficients of radial projections with robustness to scaling and partial occlusion

We consider brightness/contrast-invariant and rotation-discriminating template matching that searches an image to analyze A for a query image Q We propose to use the complex coefficients of the discrete Fourier transform of the radial projections to compute new rotation-invariant local features. These coefficients can be efficiently obtained via FFT. We classify templates in ""stable"" and ""unstable"" ones and argue that any local feature-based template matching may fail to find unstable templates. We extract several stable sub-templates of Q and find them in A by comparing the features. The matchings of the sub-templates are combined using the Hough transform. As the features of A are computed only once, the algorithm can find quickly many different sub-templates in A, and it is Suitable for finding many query images in A, multi-scale searching and partial occlusion-robust template matching. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudo do efeito da adição de iões metálicos na corrosão de vidros potássicos

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade em Ciências da Conservação, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Materiais e dispositivos sensores para a Norfloxacina

O trabalho consistiu no desenvolvimento e caracterização de sensores potenciométricos com base em polímeros de impressão molecular para a determinação de um antibiótico, a norfloxacina, em aquacultura. A simplicidade, o baixo custo e a interação rápida e reversível dos sensores potenciométricos com os analitos fizeram com que este fosse o tipo de sensor escolhido. O material sensor foi obtido por tecnologia de impressão molecular, baseada em polimerização em bulk, em que a NOR foi a molécula molde e foram utilizados como monómeros para autoconstrução dos sensores o pirrol, isoladamente, ou em conjunto com partículas de sílica gel funcionalizadas com 3-aminopropil. Também foi obtido material sensor, para controlo, em que a molécula molde NOR não estava presente (NIP). As características dos materiais sensores foram sujeitas a análise de microscopia eletrónica SEM e análise por espectrómetro de infravermelhos com transformada de Fourier. Os materiais sensores foram incluídos em membranas poliméricas, que seriam incorporadas em elétrodos. A avaliação do desempenho dos elétrodos foi feita através de curvas de calibração em diferentes meios (PBS, MES e HEPES). Também foi efetuada com sucesso a análise da sensibilidade dos elétrodos em água dopada. As diversas avaliações e análises efetuadas levaram a concluir que o MIP de pirrol com aditivo aniónico, foi o material sensor testado que permitiu obter melhores propriedades de resposta.

Revestimentos hidrofóbicos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

New FFT/IFFT Factorizations with Regular Interconnection Pattern Stage-to-Stage Subblocks

Les factoritzacions de la FFT (Fast Fourier Transform) que presenten un patró d’interconnexió regular entre factors o etapes son conegudes com algorismes paral·lels, o algorismes de Pease, ja que foren originalment proposats per Pease. En aquesta contribució s’han desenvolupat noves factoritzacions amb blocs que presenten el patró d’interconnexió regular de Pease. S’ha mostrat com aquests blocs poden ser obtinguts a una escala prèviament seleccionada. Les noves factoritzacions per ambdues FFT i IFFT (Inverse FFT) tenen dues classes de factors: uns pocs factors del tipus Cooley-Tukey i els nous factors que proporcionen la mateix patró d’interconnexió de Pease en blocs. Per a una factorització donada, els blocs comparteixen dimensions, el patró d’interconnexió etapa a etapa i a més cada un d’ells pot ser calculat independentment dels altres.

Fourier self-deconvolution in coherent anti-Stokes Raman scattering spectrum analysis

Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy is rapidly developing into a unique microscopic tool in biophysics, biology and the material sciences. The nonlinear nature of CARS spectroscopy complicates the analysis of the received spectra. There were developed mathematical methods for signal processing and for calculations spectra. Fourier self-deconvolution is a special high pass FFT filter which synthetically narrows the effective trace bandwidth features. As Fourier self-deconvolution can effectively reduce the noise, which may be at a higher spatial frequency than the peaks, without losing peak resolution. The idea of the work is to experiment the possibility of using wavelet decomposition in spectroscopic for background and noise removal, and Fourier transformation for linenarrowing.

Filtros digitais por transformadas de Fourier aplicados em eletroquímica

The electrochemical properties of micro and nano-electrodes are widely investigated due to their low faradaic and capacitive currents, leading to a new generation of smart and implantable devices. However, the current signals obtained in low-dimensional devices are strongly influenced by noise sources. In this paper, we show the evaluation of filters based on Fast Fourier Transform (FFT) and their implementation in a graphical user interface (GUI) in MATLAB®. As a case study, we evaluated an electrochemical reaction process of charge transfer via outer-sphere. Results showed successful removal of most of the noise in signals, thus proving a promising tool for low-scale measurement.

Critical analysis of autoregressive and fast Fourier transform markers of cardiovascular variability in rats and humans

The autonomic nervous system plays an important role in physiological and pathological conditions, and has been extensively evaluated by parametric and non-parametric spectral analysis. To compare the results obtained with fast Fourier transform (FFT) and the autoregressive (AR) method, we performed a comprehensive comparative study using data from humans and rats during pharmacological blockade (in rats), a postural test (in humans), and in the hypertensive state (in both humans and rats). Although postural hypotension in humans induced an increase in normalized low-frequency (LFnu) of systolic blood pressure, the increase in the ratio was detected only by AR. In rats, AR and FFT analysis did not agree for LFnu and high frequency (HFnu) under basal conditions and after vagal blockade. The increase in the LF/HF ratio of the pulse interval, induced by methylatropine, was detected only by FFT. In hypertensive patients, changes in LF and HF for systolic blood pressure were observed only by AR; FFT was able to detect the reduction in both blood pressure variance and total power. In hypertensive rats, AR presented different values of variance and total power for systolic blood pressure. Moreover, AR and FFT presented discordant results for LF, LFnu, HF, LF/HF ratio, and total power for pulse interval. We provide evidence for disagreement in 23% of the indices of blood pressure and heart rate variability in humans and 67% discordance in rats when these variables are evaluated by AR and FFT under physiological and pathological conditions. The overall disagreement between AR and FFT in this study was 43%.

Determinação simultânea dos teores de cinza e proteína em farinha de trigo empregando NIRR-PLS e DRIFT-PLS

As técnicas de espectroscopia por reflexão no infravermelho próximo (NIRRS) e por reflexão difusa no infravermelho médio com transformada de Fourier (DRIFTS) foram empregadas com o método de regressão multivariado por mínimos quadrados parciais (PLS) para a determinação simultânea dos teores de proteína e cinza em amostras de farinha de trigo da variedade Triticum aestivum L. Foram coletados espectros no infravermelho em duplicata de 100 amostras, empregando-se acessórios de reflexão difusa. Os teores de proteína (8,85-13,23%) e cinza (0,330-1,287%), empregados como referência, foram determinados pelo método Kjeldhal e método gravimétrico, respectivamente. Os dados espectrais foram utilizados no formato log(1/R), bem como suas derivadas de primeira e segunda ordem, sendo pré-processados usando-se os dados centrados na média (MC) ou escalados pela variância (VS) ou ambos. Cinqüenta e cinco amostras foram usadas para calibração e 45 para validação dos modelos, adotando-se como critério de construção os valores mínimos do erro padrão de calibração (SEC) e do erro padrão de validação (SEV). Estes valores foram inferiores a 0,33% para proteína e a 0,07% para cinza. Os métodos desenvolvidos apresentam como vantagens a não agressão ao ambiente, bem como permitem uma determinação direta, simultânea, rápida e não destrutiva dos teores de proteína e cinza em amostras de farinha de trigo.

Analyse selbsterregter Strömungsfelder im Verdichter-Leitrad durch Kopplung von Particle Image Velocimetry und Hitzdrahtanemometrie mittels Fast Fourier Transformation

Der Einsatz der Particle Image Velocimetry (PIV) zur Analyse selbsterregter Strömungsphänomene und das dafür notwendige Auswerteverfahren werden in dieser Arbeit beschrieben. Zur Untersuchung von solchen Mechanismen, die in Turbo-Verdichtern als Rotierende Instabilitäten in Erscheinung treten, wird auf Datensätze zurückgegriffen, die anhand experimenteller Untersuchungen an einem ringförmigen Verdichter-Leitrad gewonnen wurden. Die Rotierenden Instabilitäten sind zeitabhängige Strömungsphänomene, die bei hohen aerodynamischen Belastungen in Verdichtergittern auftreten können. Aufgrund der fehlenden Phaseninformation kann diese instationäre Strömung mit konventionellen PIV-Systemen nicht erfasst werden. Die Kármánsche Wirbelstraße und Rotierende Instabilitäten stellen beide selbsterregte Strömungsvorgänge dar. Die Ähnlichkeit wird genutzt um die Funktionalität des Verfahrens anhand der Kármánschen Wirbelstraße nachzuweisen. Der mittels PIV zu visualisierende Wirbeltransport erfordert ein besonderes Verfahren, da ein externes Signal zur Festlegung des Phasenwinkels dieser selbsterregten Strömung nicht zur Verfügung steht. Die Methodik basiert auf der Kopplung der PIV-Technik mit der Hitzdrahtanemometrie. Die gleichzeitige Messung mittels einer zeitlich hochaufgelösten Hitzdraht-Messung ermöglicht den Zeitpunkten der PIV-Bilder einen Phasenwinkel zuzuordnen. Hierzu wird das Hitzdrahtsignal mit einem FFT-Verfahren analysiert, um die PIV-Bilder entsprechend ihrer Phasenwinkel zu gruppieren. Dafür werden die aufgenommenen Bilder auf der Zeitachse der Hitzdrahtmessungen markiert. Eine systematische Analyse des Hitzdrahtsignals in der Umgebung der PIV-Messung liefert Daten zur Festlegung der Grundfrequenz und erlaubt es, der markierten PIV-Position einen Phasenwinkel zuzuordnen. Die sich aus den PIV-Bildern einer Klasse ergebenden Geschwindigkeitskomponenten werden anschließend gemittelt. Aus den resultierenden Bildern jeder Klasse ergibt sich das zweidimensionale zeitabhängige Geschwindigkeitsfeld, in dem die Wirbelwanderung der Kármánschen Wirbelstraße ersichtlich wird. In hierauf aufbauenden Untersuchungen werden Zeitsignale aus Messungen in einem Verdichterringgitter analysiert. Dabei zeigt sich, dass zusätzlich Filterfunktionen erforderlich sind. Im Ergebnis wird schließlich deutlich, dass die Übertragung der anhand der Kármánschen Wirbelstraße entwickelten Methode nur teilweise gelingt und weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind.

Análisis vectorial, ecuaciones diferenciales y transformadas de Fourier y de Laplace.

La presente obra está pensada como libro de texto para la asignatura de cálculo de los diferentes estudios de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación de la Universidad de Cantabria. A medida que se presenta la teoría se incluye, con objeto de ilustrarla, un buen número de ejemplos sencillos. Cada capítulo finaliza con ejercicios resueltos detalladamente y una relación de ejercicios propuestos, algunos de ellos incluídos en exámen. Se desarrollan cuatro temas fundamentalmente: cálculo vectorial, ecuaciones diferenciales ordinarias, integral de Fourier y transformada de Laplace.

Caracterização de escoamentos turbulentos transientes usando a transformada de ondaletas

Este trabalho apresenta a aplicação da transformada de ondaletas, como ferramenta de análise para o estudo de escoamentos turbulentos transientes e não homogêneos que podem ocorrer nas situações reais de engenharia, onde fenômenos transientes e não contínuos estão normalmente presentes. O estudo experimental da turbulência em túnel de vento habitualmente pressupõe que o escoamento seja estacionário; assim, fenômenos transientes são estudados como uma sucessão de situações estacionárias intermediárias. Isto é necessário porque a ferramenta clássica para o estudo experimental da turbulência, a análise de Fourier, só se aplica a fenômenos estacionários, pois seus resultados se referem a comportamentos de conjunto e as singularidades do sinal não aparecem na análise. Para estes escoamentos onde a transformada de Fourier não se aplica ou não apresenta resultados satisfatórios, a transformada de ondaletas, entre outras possibilidades, é a ferramenta matemática que vem sendo mais freqüentemente utilizada a partir da última década. São apresentados os fundamentos matemáticos, bem como uma breve história da transformada de ondaletas, da transformada de Fourier e da estatística aplicada á turbulência. Para estudar a transformada de ondaletas e buscar a melhor forma de aplicá-la ao estudo da turbulência, foram analisados três escoamentos distintos: na esteira de um cilindro, em turbulência homogênea e em um banco de tubos de configuração quadrangular. Os resultados experimentais foram obtidos por anemometria de fio quente. As medições foram feitas em um túnel de vento, partindo do repouso até atingir o regime permanente. Os dados experimentais obtidos foram analisados utilizando técnicas de ondaletas, usando várias ondaletas e várias transformadas de ondaletas diferentes. Os resultados são comparados entre si e com a transformada de Fourier. Também foram realizados ensaios em regime permanente para várias velocidades do escoamento entre o repouso e a velocidade nominal do ventilador, com o auxílio de um inversor de freqüência. Os resultados para a variação do número de Strouhal com a velocidade, obtidos da análise destes dados pela transformada de Fourier mostraram boa concordância com os obtidos da análise de ondaletas das aquisições transientes. Os resultados mostram que a transformada de ondaletas é uma ferramenta valiosa para a análise dos dados experimentais obtidos nos problemas investigados, qualificando e complementando a análise de Fourier onde esta se aplica e substituindo-a quando o fenômeno for não estacionário.