The role of hierarchical morphologies in the superior gas sensing performance of CuO-based chemiresistors

The development of gas sensors with innovative designs and advanced functional materials has attracted considerable scientific interest given their potential for addressing important technological challenges. This work presents new insight towards the development of high-performance p-type semiconductor gas sensors. Gas sensor test devices, based on copper (II) oxide (CuO) with innovative and unique designs (urchin-like, fiber-like, and nanorods), are prepared by a microwave-assisted synthesis method. The crystalline composition, surface area, porosity, and morphological characteristics are studied by X-ray powder diffraction, nitrogen adsorption isotherms, field-emission scanning electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. Gas sensor measurements, performed simultaneously on multiple samples, show that morphology can have a substantial influence on gas sensor performance. An assembly of urchin-like structures is found to be most effective for hydrogen detection in the range of parts-per-million at 200 °C with 300-fold larger response than the previously best reported values for semiconducting CuO hydrogen gas sensors. These results show that morphology plays an important role in the gas sensing performance of CuO and can be effectively applied in the further development of gas sensors based on p-type semiconductors. High-performance gas sensors based on CuO hierarchical morphologies with in situ gas sensor comparison are reported. Urchin-like morphologies with high hydrogen sensitivity and selectivity that show chemical and thermal stability and low temperature operation are analyzed. The role of morphological influences in p-type gas sensor materials is discussed. Copyright © 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Damage Detection Based on Electromechanical Impedance Principle and Principal Components

This paper presents a novel time domain approach for Structural Health Monitoring (SHM) systems based on Electromechanical Impedance (EMI) principle and Principal Component Coefficients (PCC), also known as loadings. Differently of typical applications of EMI applied to SHM, which are based on computing the Frequency Response Function (FRF), in this work the procedure is based on the EMI principle but all analysis is conducted directly in time-domain. For this, the PCC are computed from the time response of PZT (Lead Zirconate Titanate) transducers bonded to the monitored structure, which act as actuator and sensor at the same time. The procedure is carried out exciting the PZT transducers using a wide band chirp signal and getting their time responses. The PCC are obtained in both healthy and damaged conditions and used to compute statistics indexes. Tests were carried out on an aircraft aluminum plate and the results have demonstrated the effectiveness of the proposed method making it an excellent approach for SHM applications. Finally, the results using EMI signals in both frequency and time responses are obtained and compared. © The Society for Experimental Mechanics 2014.

Demodulação de sinais interferométricos de saída de sensor eletro-óptico de tensões elevadas utilizando processador digital de sinais

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Sensor eletro-óptico de tensões elevadas e sua viabilidade para implementação de TP óptico

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Preparação e caracterização de blendas de poliuretano derivado do óleo de mamona e poli (o-metoxianilina) e sua avaliação como sensor

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da dopagem no óxido de manganês tipo espinélio nanoestruturado no desempenho de um sensor potenciométrico para íons lítio

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de sensor biomimético para detecção de resíduos de pesticidas organofosforados e carbamatos em alimentos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de sensor biomimético para determinação de captopril em amostras de interesse ambiental, biológico e farmacêutico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de método analítico para determinação de ozônio residual em água utilizando a ténica de fluorescência e estudo da viabilidade da construção de um sensor fluorimétrico em uma gota de solução para determinação de ozônio em ar

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento e aplicação de sensor biomimético descartável para detecção seletiva de hidroquinona

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimação da porcentagem de flúor em alumina fluoretada proveniente de uma planta de tratamento de gases por meio de um sensor virtual neural

As indústrias têm buscado constantemente reduzir gastos operacionais, visando o aumento do lucro e da competitividade. Para alcançar essa meta, são necessários, dentre outros fatores, o projeto e a implantação de novas ferramentas que permitam o acesso às informações relevantes do processo de forma precisa, eficiente e barata. Os sensores virtuais têm sido aplicados cada vez mais nas indústrias. Por ser flexível, ele pode ser adaptado a qualquer tipo de medição, promovendo uma redução de custos operacionais sem comprometer, e em alguns casos até melhorar, a qualidade da informação gerada. Como estão totalmente baseados em software, não estão sujeitos a danos físicos como os sensores reais, além de permitirem uma melhor adaptação a ambientes hostis e de difícil acesso. A razão do sucesso destes tipos de sensores é a utilização de técnicas de inteligência computacional, as quais têm sido usadas na modelagem de vários processos não lineares altamente complexos. Este trabalho tem como objetivo estimar a qualidade da alumina fluoretada proveniente de uma Planta de Tratamento de Gases (PTG), a qual é resultado da adsorção de gases poluentes em alumina virgem, via sensor virtual. O modelo que emula o comportamento de um sensor de qualidade de alumina foi criado através da técnica de inteligência computacional conhecida como Rede Neural Artificial. As motivações deste trabalho consistem em: realizar simulações virtuais, sem comprometer o funcionamento da PTG; tomar decisões mais precisas e não baseada somente na experiência do operador; diagnosticar potenciais problemas, antes que esses interfiram na qualidade da alumina fluoretada; manter o funcionamento do forno de redução de alumínio dentro da normalidade, pois a produção de alumina de baixa qualidade afeta a reação de quebra da molécula que contém este metal. Os benefícios que este projeto trará consistem em: aumentar a eficiência da PTG, produzindo alumina fluoretada de alta qualidade e emitindo menos gases poluentes na atmosfera, além de aumentar o tempo de vida útil do forno de redução.

Projeto e implementação de um nodo sensor para aquisição de sinais de extensômetros em redes de sensores sem fio aplicado ao monitoramento de deformações em estruturas

Esta dissertação tem como objetivo principal propor um nodo (ou nó) sensor sem fio para ser utilizado em redes de sensores sem fio, em sistemas de aquisição de dados de extensômetros. O sistema de aquisição para os extensômetros é baseado na ponte de Wheatstone e de modo a permitir várias configurações de extensômetros. O processamento e a comunicação sem fio é realizada pelo ATmega128RFA1, composto por um microcontrolador e um transceiver Rádio-Frequência com o padrão Zigbee. O nodo foi projetado para garantir confiabilidade na aquisição de dados e ser totalmente controlado remotamente. Entre os parâmetros controláveis estão: o ganho do sinal e a taxa de amostragem. Além disso, o nodo possui recursos para efetuar o equilíbrio da ponte de Wheatstone automaticamente. A escolha de seus componentes, baseou-se em critérios relacionados ao consumo de energia do mesmo e ao custo. Foi concebida uma placa de circuito impresso (PCI) para o nodo, e sobre ela foram realizadas estimativas sobre o consumo de energia e valor agregado do protótipo, com o objetivo de analisar a sua viabilidade. Além do projeto do nodo sensor, o trabalho apresenta a proposta de integração do mesmo em uma rede de sensores sem fio (RSSF), incluindo a sugestão do hardware complementar e desenvolvimentos dos softwares. Para os testes do nodo sensor, foi construido experimentalmente um transdutor de força.

Cross-layer optimizations for multimedia distribution over Wireless Multimedia Sensor Networks and Flying Ad-Hoc Networks with quality of experience support

The proliferation of multimedia content and the demand for new audio or video services have fostered the development of a new era based on multimedia information, which allowed the evolution of Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs) and also Flying Ad-Hoc Networks (FANETs). In this way, live multimedia services require realtime video transmissions with a low frame loss rate, tolerable end-to-end delay, and jitter to support video dissemination with Quality of Experience (QoE) support. Hence, a key principle in a QoE-aware approach is the transmission of high priority frames (protect them) with a minimum packet loss ratio, as well as network overhead. Moreover, multimedia content must be transmitted from a given source to the destination via intermediate nodes with high reliability in a large scale scenario. The routing service must cope with dynamic topologies caused by node failure or mobility, as well as wireless channel changes, in order to continue to operate despite dynamic topologies during multimedia transmission. Finally, understanding user satisfaction on watching a video sequence is becoming a key requirement for delivery of multimedia content with QoE support. With this goal in mind, solutions involving multimedia transmissions must take into account the video characteristics to improve video quality delivery. The main research contributions of this thesis are driven by the research question how to provide multimedia distribution with high energy-efficiency, reliability, robustness, scalability, and QoE support over wireless ad hoc networks. The thesis addresses several problem domains with contributions on different layers of the communication stack. At the application layer, we introduce a QoE-aware packet redundancy mechanism to reduce the impact of the unreliable and lossy nature of wireless environment to disseminate live multimedia content. At the network layer, we introduce two routing protocols, namely video-aware Multi-hop and multi-path hierarchical routing protocol for Efficient VIdeo transmission for static WMSN scenarios (MEVI), and cross-layer link quality and geographical-aware beaconless OR protocol for multimedia FANET scenarios (XLinGO). Both protocols enable multimedia dissemination with energy-efficiency, reliability and QoE support. This is achieved by combining multiple cross-layer metrics for routing decision in order to establish reliable routes.

Evaluation of Meteorological Elements and Lettuce (lactuca Sativa, L.) Yield Related to Geographic Orientation of Polyethylene Greenhouses

O experimento foi realizado na área experimental do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agronômicas – Unesp/Botucatu, Estado de São Paulo, em duas estufas dispostas em diferentes orientações geográficas, Leste/Oeste e Norte/Sul. A alface (Lactuva sativa L.) cv. Elisa foi cultivada em ambas estufas, sendo semeada em 05/05/99, transplantada em 29/05/99 e colhida em 31/06/99. Utilizou-se tensiômetros para monitorar o potencial de água no solo para realizar o manejo do sistema de irrigação por gotejamento. Microevaporímetros eqüidistantes de 3 m e colocados em 3 alturas, 0.50, 1.00 e 1.50 m, termohigrógrafos e tanques Classe “A” foram instalados nas duas estufas. Através de análise geoestatística, não se observou dependência espacial nem variabilidade espacial da evaporação nas duas estufas. Entretanto, a altura dos evaporímetros apresentou diferenças significativas: a evaporação à altura de 1.50 foi menor que nas outras duas.As médias de temperatura, umidade relativa e déficit de pressão de vapor do arnão diferiram estatisticamente entre as estufas e o ambiente externo. Os valores médios de evaporação de água no tanque Classe A instalado fora das estufas diferiram estatisticamente quando comparados com os instalados no interior das estufas, porém, entre as orientações não se constatou diferença significativa. Pôde-se verificar que não houve diferença significativa das características agronômicas da alface em ambas orientações estudadas. No entanto, houve diferença significativa para essas características entre os canteiros no interior das mesmas, havendo variância espacial para os dados de matéria fresca apenas na estufa N/S.

A system for environmental monitoring of hydroelectric reservoirs in Brazil

Environmental monitoring of aquatic systems is an important tool to support policy makers and environmental managers' decisions. Long-term, continuous collection of environmental data is fundamental to the understanding of an aquatic system. This paper aims to present the integrated system for environmental monitoring (SIMA), a long-term temporal series system with a web-based archive for limnological and meteorological data. The following environmental parameters are measured by SIMA: chlorophyll-a (µgL-1), water surface temperature (ºC), water column temperature by a thermistor string (ºC), turbidity (NTU), pH, dissolved oxygen concentration (mg L-1), electric conductivity (µS cm-1), wind speed (ms-1) and direction (º), relative humidity (%), shortwave radiation (Wm-2) and barometric pressure (hPa). The data were collected in a preprogrammed time interval (1 hour) and were transmitted by satellite in quasi-real time for any user within 2500 km of the acquisition point. So far, 11 hydroelectric reservoirs are being monitored with the SIMA buoy. Basic statistics (mean and standard deviation) and an example of the temporal series of some parameters were displayed at a database with web access. However, sensor and satellite problems occurred due to the high data acquisition frequency. Sensors problems occurred due to the environmental characteristics of each aquatic system. Water quality sensors rapidly degrade in acidic waters, rendering the collected data invalid. Data is also rendered invalid when sensors become infested with periphyton. Problems occur with the satellites' reception of system data when satellites pass over the buoy antenna. However, the data transfer at some inland locations was not completed due to the satellite constellation position. Nevertheless, the integrated system of water quality and meteorological parameters is an important tool in understanding the aquatic system dynamic. It can also be used to create hydrodynamics models of the aquatic system to allow for the study of meteorological implications to the water body.