Experimental and finite element studies of a large arch dam

Forced vibration field tests and finite element studies have been conducted on Morrow Point (arch) Dam in order to investigate dynamic dam-water interaction and water compressibility. Design of the data acquisition system incorporates several special features to retrieve both amplitude and phase of the response in a low signal to noise environment. These features contributed to the success of the experimental program which, for the first time, produced field evidence of water compressibility; this effect seems to play a significant role only in the symmetric response of Morrow Point Dam in the frequency range examined. In the accompanying analysis, frequency response curves for measured accelerations and water pressures as well as their resonating shapes are compared to predictions from the current state-of-the-art finite element model for which water compressibility is both included and neglected. Calibration of the numerical model employs the antisymmetric response data since they are only slightly affected by water compressibility, and, after calibration, good agreement to the data is obtained whether or not water compressibility is included. In the effort to reproduce the symmetric response data, on which water compressibility has a significant influence, the calibrated model shows better correlation when water compressibility is included, but the agreement is still inadequate. Similar results occur using data obtained previously by others at a low water level. A successful isolation of the fundamental water resonance from the experimental data shows significantly different features from those of the numerical water model, indicating possible inaccuracy in the assumed geometry and/or boundary conditions for the reservoir. However, the investigation does suggest possible directions in which the numerical model can be improved.

Metodologia de projeto de turbinas eólicas de pequeno porte.

O potencial eólico do Brasil, de vento firme e com viabilidade econômica de aproveitamento, é de 143 GW. Isso equivale ao dobro de toda a capacidade da geração já instalada no país. No Brasil, a energia eólica tem uma sazonalidade complementar à energia hidrelétrica, porque os períodos de melhor condição de vento coincidem com os de menor capacidade dos reservatórios. O projeto desenvolvido neste trabalho nasceu de uma chamada pública do FINEP, e sob os auspícios do recém criado CEPER. Ao projeto foi incorporado um caráter investigativo, de contribuição científica original, resultando em um produto de tecnologia inovadora para aerogeradores de baixa potência. Dentre os objetivos do projeto, destacamos a avaliação experimental de turbinas eólicas de 5000 W de potência. Mais especificamente, dentro do objetivo geral deste projeto estão incluídas análise estrutural, análise aerodinâmica e análise de viabilidade de novos materiais a serem empregados. Para cada uma das diferentes áreas de conhecimento que compõem o projeto, será adotada a metodologia mais adequada. Para a Análise aerodinâmica foi realizada uma simulação numérica preliminar seguida de ensaios experimentais em túnel de vento. A descrição dos procedimentos adotados é apresentada no Capítulo 3. O Capítulo 4 é dedicado aos testes elétricos. Nesta etapa, foi desenvolvido um banco de testes para obtenção das características específicas das máquinas-base, como curvas de potência, rendimento elétrico, análise e perdas mecânicas e elétricas, e aquecimento. Este capítulo termina com a análise crítica dos valores obtidos. Foram realizados testes de campo de todo o conjunto montado. Atualmente, o aerogerador de 5kW encontra-se em operação, instrumentado e equipado com sistema de aquisição de dados para consolidação dos testes de confiabilidade. Os testes de campo estão ocorrendo na cidade de Campos, RJ, e abrangeram as seguintes dimensões de análise; testes de eficiência para determinação da curva de potência, níveis de ruído e atuação de dispositivos de segurança. Os resultados esperados pelo projeto foram atingidos, consolidando o projeto de um aerogerador de 5000W.

Diseño de la lógica programable de un sistema de monitorización de estructuras.

[ES]El objeto de este trabajo es desarrollar la lógica programable de una FPGA para un sistema de monitorización de estructuras. El diseño se compone de un generador de señales arbitrarias y un sistema de adquisición. El sistema de monitorización está dirigido al campo aeronáutico, pero se puede emplear en otras áreas.

Verificação do desempenho do ensaio de adensamento CRS comparado ao SIC.

A presente dissertação objetiva a verificação do desempenho dos ensaios do tipo CRS, com velocidade controlada, quando comparados aos ensaios de adensamento oedométricos convencionais, SIC. O ensaio SIC é executado em vários estágios de carga, cada qual com vinte e quatro horas de duração e razão unitária entre o incremento de tensão e a tensão anterior, requerendo um prazo total de cerca de 10 dias para sua execução. Já o ensaio de adensamento com velocidade controlada, CRS, tem sua duração bastante reduzida, o que levou diversos pesquisadores da área de Geotecnia a concentrarem esforços no estudo de seu desempenho, visando sua utilização mais ampla. Para este estudo foi adquirido equipamento da empresa Hogentogler Inc., designado por GeoStar. Sua instalação, montagem e calibração foram realizadas no Laboratório de Mecânica dos Solos. Foram executados ensaios em corpos de prova obtidos de amostras de caulim, preparadas em laboratório, e também em amostras de solos originários de dois depósitos de diferentes regiões no Estado do Rio de Janeiro: baixada de Jacarepaguá e Itaboraí. A dissertação procurou detalhar a execução dos ensaios, as dificuldades da interpretação das planilhas originadas pelo sistema de aquisição de dados, acoplado ao equipamento GeoStar, as mudanças efetuadas, as ocorrências não previstas, a análise e interpretação dos resultados e a comparação dos parâmetros obtidos com os ensaios SIC e CRS. Procurou-se estudar o efeito da velocidade de deformação, histórico de tensões, qualidade dos corpos de prova, parâmetros do ensaio, facilidade de execução e desempenho. Verificou-se a simplicidade, rapidez e o desempenho satisfatório do ensaio CRS. Sugere-se estender estudos semelhantes a outros locais e, principalmente, a amostras de qualidade superior, na expectativa de confirmar as conclusões detalhadas nesta pesquisa.

Caracterização de um sistema digital de aquisição de imagens radiográficas utilizando nêutrons térmicos e raios gama para a inspeção de componentes mecânicos.

Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios dekeV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . Imaging Plates, especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e range dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente empregado como molde no processo de fabricação nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador.

Accurate real-time feedback of surface EMG during fMRI.

Real-time acquisition of EMG during functional MRI (fMRI) provides a novel method of controlling motor experiments in the scanner using feedback of EMG. Because of the redundancy in the human muscle system, this is not possible from recordings of joint torque and kinematics alone, because these provide no information about individual muscle activation. This is particularly critical during brain imaging because brain activations are not only related to joint torques and kinematics but are also related to individual muscle activation. However, EMG collected during imaging is corrupted by large artifacts induced by the varying magnetic fields and radio frequency (RF) pulses in the scanner. Methods proposed in literature for artifact removal are complex, computationally expensive, and difficult to implement for real-time noise removal. We describe an acquisition system and algorithm that enables real-time acquisition for the first time. The algorithm removes particular frequencies from the EMG spectrum in which the noise is concentrated. Although this decreases the power content of the EMG, this method provides excellent estimates of EMG with good resolution. Comparisons show that the cleaned EMG obtained with the algorithm is, like actual EMG, very well correlated with joint torque and can thus be used for real-time visual feedback during functional studies.

Gamma-ray spectroscopy at TRIUMF-ISAC

The 8π spectrometer at TRIUMF-ISAC consists of 20 Compton-suppressed germanium detectors and various auxiliary devices. The Ge array, once used for studies of nuclei at high angular momentum, has been transformed into the world's most powerful device dedicated to radioactive-decay studies. Many improvements in the spectrometer have been made, including a high-throughput data acquisition system, installation of a moving tape collector, incorporation of an array of 20 plastic scintillators for β-particle tagging, 5 Si(Li) detectors for conversion electrons, and 10 BaF2 detectors for fast-lifetime measurements. Experiments can be performed where data from all detectors are collected simultaneously, resulting in a very detailed view of the nucleus through radioactive decay. A number of experimental programmes have been launched that take advantage of the versatility of the spectrometer, and the intense beams available at TRIUMF-ISAC. © 2006 American Institute of Physics.

A critical analysis of loudness calculation methods

The physical meaning and calculation procedures for determining loudness was critically analyzed. Four noise sources were used in comparing the software packages dBFA dBSonic, which were used in the investigation to a public domain code. The purpose of the comparison was to evaluate the validity of the results obtained and to gain an idea of the shortcomings of the relevant standards. A comparison of the results for loudness was computed from various methods, used in the study. Two basic sources of input data such as a sound level meter (SLM) and a 01 dB data acquisition system (DAQ), were available for the comparison. The SLM directly gave 1/3 octave band levels, while the data from the DAQ was filtered to give the results. Five processing methods, including a Visual Basic (VB) program and a VB program adapted from dBFA, were used for the study. It was found that the calculation of loudness from 1/3 octave cannot be separated from the filtering process.

A simple closed aquatic ecosystem (CAES) for space

A closed aquatic ecosystem (CAES) was developed to stud), the effects of microgravity on the function of closed ecosystems aboard the Chinese retrieved satellite and on the spacecraft SHENZHOU-II. These systems housed a small freshwater snail (Bulinus australianus) and an autotrophic green algae (Chlorella pyrenoidosa). The results of the test on the satellite were that the concentration of algae changed little, but that the snails died during the experiments. We then sought to optimize the function of the control system, the cultural conditions and the data acquisition system and carried out an experiment on the spacecraft SHENZHOU-II. Using various sensors to monitor the CAES, real-time data regarding the operation of the CAES in microgravity was acquired. In addition, all on-board Ig centrifuge was included to identify gravity-related factors. It was found that microgravity is the major factor affecting the operation of the CAES in space. The change in biomass of the primary producer during each day in microgravity was larger than that of the control groups. The mean biomass concentration per day in the microgravity group decreased, but that of the control groups increased for several days and then leveled off. Space effects on the biomass of a primary producer may be a result of microgravity effects leading to increasing metabolic rates of the consumer combined with decreases in photosynthesis. (c) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

多路谱仪放大器输出信号的读出与数据采集

A read-out and data acquisition system for the outputs of multi-channel spectroscopy amplifiers is introduced briefly in this paper.The 16-channel gating integrator/multiplexer developed by us and PXI-DAQ card are used to construct this system.A virtual instrument system for displaying,indicating,measuring and recording of output waveform is accomplished by integrating the PC,hardware,software together flexibly based on the Lab Windows/CVI platform in our read-out and data acquisition system.In this system,...中文文摘：简要介绍一个针对多路谱仪放大器的读出与数据采集方法与系统。该系统基于16通道门积分/选通输出电路和通用PXI-DAQ卡构建。利用Lab Windows/CVI平台构建虚拟仪器,灵活地将计算机、硬件、软件结合起来,设计了一个读出与数据采集系统。在该系统中,一个ADC通道可以面对16个谱仪放大器的输出,有效地提高了系统的集成度,降低了数据采集系统的成本。该设计为利用通用型谱仪放大器构建数百参数的信号读出与数据采集系统提供了一种新的方法。通过实验验证,证明该系统具有智能化、可靠性高、实时性强、成本低等优点。

光谱测量与能级寿命测量的数据获取电子学系统

随着物理实验要求的提高，利用先进的计算机技术来改造现有的物理实验设备具有重要意义。因此，我们设计研制了光谱测量与能级寿命测量数据获取电子学系统。本文全面论述了这一系统的组成结构。本系统由微机进行控制，通过基于Pentium机上工SA总线的接口电路来控制数据采集过程，实现了测量设备的智能化，并具有高速度、高可靠性的特点。配合软件工作可完全实现实验的无人监控。论文第一部分介绍了这个系统开发的背景及意义。第二部分是这个系统的组成和硬件结构、性能。这个系统完成的主要功能是：（1）采集数据并处理；（2）控制外设马达的运动；（3）显示系统的状态。第三部分是调试过程以及针对在调试中出现的各种实际问题提出的解决办法和预防措施。在设计工作完成之后，本系统在兰州近代物理研究所的加速器实验大厅中进行了模拟实验，并采集了部分数据。通过对获取数据的处理，获得了比较满意的结果。在论文的最后一部分中给出了本系统在实际运行后得出的实验结果以及此系统中可待完善之处。

微功耗核谱数据获取系统

本文介绍我们最新研制的微功耗核谱数据获取系统。目前，该系统基于微型计算机（IBM PC 486）获取，有待进一步发展成单片机获取系统。该系统具有功能强、功耗低、体积小、重量轻以及抗辐射的特点。为了降低功耗，电路设计中尽量使电路简单化，并选用微功耗、抗辐射的MOS场效应管元件。功率消耗单通道小于2.2w，若做成四通道可少于4W。 本系统以脉冲幅度分析方式获取数据，软件采用Turbo C 2.0编写，界面友好，操作方便。

FPGA在偏振耦合测试仪中的应用

在偏振耦合测试仪的PCI接口数据采集系统中,现场可编程门阵列(FieldProgramableGateArray)实现了对模/数器件的控制功能,同时完成了与PCI总线控制器间的数据接口功能。应用自顶向下的设计思想,完成了FPGA内部的逻辑设计,并对其逻辑功能进行了仿真验证,给出了FPGA数据采集时的测试时序图。应用FPGA实现的数据采集系统可以检测出偏振耦合检测仪中的微弱干涉光信号。

DAS24-3B数据采集系统控制系统软件的研制与开发

Under the auspices of the 'knowledge-Innovation Program' of CAS, Institute of Geology and Geophysics has established the Broadband Seismic Laboratory. A new kind of 24-bit high-resolution seismograph DAS24-3B has been designed and manufactured in an effort of developing China's own technology of seismic array. Since these instruments will primarily be used in field operation, there is a need to optimize the system software of data acquisition system (DAS) to enhance its stability, compatibility and maintenance. The design ideas of the system software of DAS24-3B are partly learned from the advanced DAS 72A-08. In this system there are two exclusive communication programs DNAPI-COM1 and DNAPI-LPT1, which are suitable for all standard industrial computers with ECP parallel port and serial port. By these exclusive parallel and serial communication interface the system software is split into three parts, acquisition program, user's control program and graphical display program, which can function well in separate units and can run correctly in whole. The three parts of DAS24-3B's system software possess different functions and advantages. The function of acquisition program is to control the process of seismic data acquisition. DAS24-3B system reduced its power and harddisk read-write disturbance by using the extended memory attached to its CPU, which functions as enlarging the data buffer of system and lessening the times of harddisk read-write operations. Since GPS receiver of DAS is strongly sensitive to the around environment and has the possibility of signal loss the acquisition program has been designed with the ability to automatically trail the GPS locked time. The function of user's controlling program is to configure the system's work environment, to inform the user's commands to DAS, to trail the status of DAS in real-time. The function of graphical display program is to illustrate data in figures, to convert data file into some common formatted file, to split data file in parts and combine data files into one. Both user's control program and graphical display program are API (Application Programming Interface) in window 95/98 system. Both possess the features of clearness and friendship by use of all kind of window controls, which are composed by menu, toolbar, statusbar, dialogue box, message box, edit box, scrollbar, time control, button and so on. Two programs of systemic exception handles are provided to treat the trouble in field. The DAS24-3B DAS has been designed to be easier to use-better ability, more stable and simpler. It has been tested in field and base station and has been proved more suitable for field operation of seismic array than other native instruments.

微功耗海底地震仪的研制

Our motherland has large area of maritime space. Searching and developing ocean becomes more and more important. So Ocean Bottom Seismometer (OBS) as an absolutely necessary equipment can be used in many oceanic fields. OBS not only is an important instrument for discovering structure of lithosphere of ocean bottom, but also plays a main role of oceanic geophysical exploration. The paper introduces my relational work. The MCI micro-power broad frequency seismometer was developed independently. Its power dissipation is less than 300mW. It has some merits including miniature volumeN light mass and cheap price. It is an ideal device not only for the collection high-resolution natural seismic data, but also for the fields of seismic sounding and engineering seismology. Many new high technique were applied to develop this instrument including over-sampling A/D converter, high performance 32bit Micro Process Unit and Flash memory with smart-media interface. Base on the achievement, I have accomplished the showpiece of OBS, which is applied to the deepwater oil and gas geophysical exploration. Because of micro-power dissipation, the seismograph and the sonar releaser can be integrated into a sphere cabin. By this means, the instrument's frequency of resonance and frequency of couple are improved obviously. The data acquisition system of OBS is improved from MCI seismometer. The capacity of flash memory is enlarge from 1G bytes to 8G bytes. The advance MPU in data acquisition system is used to integrate other function modules such as sonar, GPS, compass and digital transmitter.