Rocket Motor Diagnostics using Tunable Diode Laser Spectroscopy for Chemically Non-Reacting Air/Water Vapor Mixture in Internal Flow

This research is for the implementation of non-intrusive measurement techniques in the study of high temperature pipe flow. A low pressure, laboratory scale hybrid rocket motor simulator was built to achieve high temperatures with various gases. A quartz test section was designed, built, and implemented into the existing test setup to accommodate the laser beam of the existing Tunable Diode Laser Absorption Spectrometer (TDLAS) system which was designed to observe water vapor. A super-heated water vapor injector was designed to obtain the desired water vapor concentrations. Flow characteristics were simultaneously recorded using the existing TDLAS system and the DAQ system for temperatures for later comparison. A numerical study using a commercial CFD package was used to predict the flow characteristics at certain locations for experimental comparison. Based on this study, it is concluded that the TDLAS can be used to make real time temperature measurements of heated internal gas flows

Rocket Motor Diagnostics using Tunable Diode Laser Spectroscopy for Chemically Non-Reacting Air/Water Vapor Mixture in Internal Flow

This research is for the implementation of non-intrusive measurement techniques in the study of high temperature pipe flow. A low pressure, laboratory scale hybrid rocket motor simulator was built to achieve high temperatures with various gases. A quartz test section was designed, built, and implemented into the existing test setup to accommodate the laser beam of the existing Tunable Diode Laser Absorption Spectrometer (TDLAS) system which was designed to observe water vapor. A super-heated water vapor injector was designed to obtain the desired water vapor concentrations. Flow characteristics were simultaneously recorded using the existing TDLAS system and the DAQ system for temperatures for later comparison. A numerical study using a commercial CFD package was used to predict the flow characteristics at certain locations for experimental comparison. Based on this study, it is concluded that the TDLAS can be used to make real time temperature measurements of heated internal gas flows

Development of sensors for the on-site monitoring of dry-type electrical machines

L'abstract è presente nell'allegato / the abstract is in the attachmen

Average Subtraction Method for Image Reconstruction of Brain using ECVT for Tumor Detection

Brain Electrical Capacitance Volume Tomography (Brain ECVT) is a new technique that realizes real-time volumetric imaging of dynamic changes in electrical activity of the brain and allows total interrogation of the whole volume inside a helmet-shaped sensor. The technique has been used for investigating numerous brain functional abnormalities, including brain tumors, based on permittivity different from the tumor case, as compared to the normal brain. However, interpretation of the conventional Brain ECVT image is not practical for clinical purposes, as the image resolutions are high in the cortical area and lower in the middle region. The technique provides relatively good sensitivity when the tumor is located near the cortex. In this study, we developed a novel method, namely the average subtraction technique, to process the reconstructed image of the brain obtained by Brain ECVT. The technique generates a three-dimensional intracranial distribution of permittivity that correlates with the electrical activity map of the brain with improved resolution in the center region of the brain. The technique provides better insight into brain intracranial electrical activity, which is quite distinctive when there is tumor development inside the brain. The technique may lead to better detection of brain tumors inside the brain based on the electrical activity scan

La Nariz Electrónica: Estado del Arte

En este trabajo se presenta el estado del arte de los sistemas olfativos artificiales o narices electrónicas, su funcionamiento y algunas de sus aplicaciones. Además, se revisa el concepto de olfato electrónico, pasando por sus aplicaciones más relevantes. Posteriormente, se analizan las similitudes del funcionamiento de la nariz electrónica con el sistema del olfato humano. Finalmente, se incluyen los conceptos más importantes relacionados con la instalación de narices electrónicas sobre robots móviles, destacando sus consiguientes aplicaciones.En este trabajo se presenta el estado del arte de los sistemas olfativos artificiales o narices electrónicas, su funcionamiento y algunas de sus aplicaciones. Además, se revisa el concepto de olfato electrónico, pasando por sus aplicaciones más relevantes. Posteriormente, se analizan las similitudes del funcionamiento de la nariz electrónica con el sistema del olfato humano. Finalmente, se incluyen los conceptos más importantes relacionados con la instalación de narices electrónicas sobre robots móviles, destacando sus consiguientes aplicaciones

Caracterización óptica y eléctrica de películas de PEDOT/PSS tratados con dopantes secundarios.

Tesis (Maestría en Ciencia de Materiales)"Desde el descubrimiento de los polımeros organicos conductores, en 1977, el desarrollo de dispositivos electronicos basados en este tipo de polımeros han sido de gran interes.El origen de este interes se basa en las propiedades inherentes de estos materiales, como su ligereza, flexibilidad mecanica, facilidad de procesado, ası como sus propiedades opto electricas. Debido al creciente desarrollo en la industrıa para la utilizacion de polımeros convencionales, el potencial de la utilizacion de polımeros organicos conductores a escala industrial es inimaginable. Entre los polımeros conductores mas sobresalientes, se encuentra el derivado del politiofeno poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT). Las conductividades del PEDOT, por si solo, pueden alcanzar valores de hasta 600 S cm−1, es altamente transparente, electroquıcamente y termicamente estable. Sin embargo, el PEDOT tiene la gran desventaja de ser insoluble y, por lo tanto, es poco procesable. Esta desventaja pudo ser superada por medio de la utilizacion de poli(estiren sulfonato) (PSS), un polielectrolito soluble que hace la funci´on de dopante y dispersante. Como resultado se obtiene un complejo polimerico altamente procesable y con muy buenas propiedades fısicas y de formación de pelıcula, pero con una conductividad muy pobre (1-10 S cm−1). Posteriores avances en este campo nos llevan a la utilizacion de diferentes tipos de aditivos, o dopantes secundarios, para el incremento o manipulacion de la conductividad en pelıcula del sistema PEDOT/PSS. Sin embargo, a un existe controversia en la literatura acerca del mecanismo bajo el cual actuan estos dopantes secundarios, debido a la complejidad propia del sistema. Aunado a esto, no se ha hecho una adecuada clasificacion ni delimitacion de las condiciones bajo las cuales, estos aditivos pueden funcionar eficientemente. ""Since the discovery of organic conductive polymers in 1977, their development applied to electronic devices has gained increasing attention due to the their light-weight, mechanical flexibility, and simple of processing as well as their optoelectronic properties. An advantage of these polymers is that their optoelectronic properties can be modified by designing the chemical function on the molecules, the alignment of polymers chains, and doping conditions. Not to mention, that all the development already made for the conventional polymer industry could be adapted on applications and processing of this new materials. Over the years, several promising polymer types have emerged. A breakthrough in this area was the synthesis of one polythiophene, the poly-3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT). The conductivities of PEDOT, by itself, can reach up to 600 S cm−1, its highly transparent and its electrochemically and thermally stable. Nevertheless, PEDOT has the huge flaw of being water insoluble, and as a consequence, it is not easy to process. Thisdrawback could be overcame by polymerizing it in combination with a water soluble and stable polyelectrolyte, poly(styrene sulfonate) (PSS). Thus, the PSS in the polymeric complex has two functions, to serve as a charge-balancing counterion of the PEDOT, and to disperse the PEDOT oligomers in the water. As a result, we have a polymeric system highly processable and with highly desirable mechanical and film properties, but with a really poor conductivity (1-10 S cm−1). Early progress in this field have shown that the conductivity of PEDOT/PSS can be considerably increased or manipulated with the addition of liquid solvents, or secondary dopants. Nevertheless, there is still controversy in the literature regarding the responsible mechanism for the conductivity enhancement due to the inherent complexity of this system. In addition, despite the large number of related publications, there is neither a proper classification of the mentioned additives nor the optimization of their usage.

Construção de uma estação portátil de baixo custo para medição das concentrações de O3 e NO2

Tese de mestrado integrado, Engenharia de Energia e Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019A qualidade do ar nas áreas urbanas é uma grande preocupação nas cidades modernas devido aos impactos significativos da poluição do ar na saúde pública, no ambiente global e na economia mundial. Actualmente já existem redes de monitorização da qualidade do ar implementadas nas grandes cidades a nível mundial, através de estações fixas que possuem analisadores de gases e partículas bastante robustos, mas estas informações referem-se ao local onde se encontra a estação, existindo assim uma restrição espacial, por exemplo na cidade de Lisboa existem 6 estações numa área com 100 km2, isso dá 0,06 estações por km2, além de que estas estações são extremamente caras, consideradas high cost. Com estas limitações a monitorização da poluição do ar numa área mais ampla não é viável, a solução ideal é aumentar o número de estações por km2 para cobrir mais área. Contudo actualmente recorre-se ao uso de sensores modernos de baixo custo e portáteis que cria oportunidades de recolher dados em zonas onde não existe controlo da qualidade do ar por parte das redes de monitorização e fornecer um mapa detalhado da poluição do ar. É então nesta linha de pensamento que se insere esta dissertação, que procura obter as informações quantitativas das concentrações dos gases poluentes em qualquer lugar usando um protótipo low cost, para os gases O3 (ozono de baixa altitude) e NO2 (um dos percursores do O3). A dissertação centra-se em dois objectivos, a construção de uma estação de qualidade do ar de baixo custo e acima de tudo que seja portátil, e por fim o teste da mesma no local de uma estação high cost. O protótipo final consiste numa placa de Arduíno que serve de interface entre o computador e os sensores utilizados, DHT22, MQ-131 e o MICS-4514, em que mede a temperatura ambiente (T), a humidade relativa (HR) e as emissões de ozono (O3) e dióxido de azoto (NO2). Ao longo da dissertação serão disponibilizadas as informações para que qualquer pessoa consiga construir uma estação low cost e portátil de monitorização de qualidade do ar. O preço de todos os componentes que integram o protótipo é de 92 €, e a caixa tem um peso inferior a 1 kg. Para se testar o funcionamento da estação já construída, colocou-se o protótipo numa estação de referência nacional da Comissão de Coordenação e Desenvolvimento Regional de Lisboa e Vale do Tejo, situada na rotunda de Entrecampos, Lisboa, para ser feito uma comparação dos sensores low cost (menos de 500 €) vs. high cost (mais de 10000 €). A campanha de monitorização durou cerca de 1 semana e meia, onde cerca de 864 dados foram comparados. Os resultados finais indicam que os sensores não são adequados para substituir uma estação high cost, mas poderão ser utilizados para realizar medições rudimentares, isto é, são bons o suficiente para indicar se existe um aumento ou uma diminuição da concentração dos gases poluentes em estudo.Air quality in urban areas is a major concern in modern cities due to the significant impacts of air pollution on public health, the global environment and the world economy. There are currently air quality monitoring networks implemented in large cities worldwide, through fixed stations that have very robust gas and particle analyzers, but this information refers to where finds the station, thus having a spatial restriction, for example in the city of Lisbon there are 6 stations in an area with 100 km2, this gives 0.06 stations per km2, besides that these stations are extremely expensive, considered high cost. With these limitations monitoring air pollution in a wider area is not feasible, the ideal solution is to increase the number of stations per km2 to cover more area. However, the use of modern low-cost and portable sensors is currently used that creates opportunities to collect data in areas where there is no control of air quality by monitoring networks and provide a detailed map of air pollution. then in this line of thought that this dissertation is inserted, which seeks to obtain quantitative information of the concentrations of polluting gases anywhere using a low-cost prototype, for gases O3 (low altitude ozone) and NO2 (one of the O3 precursors). The dissertation focuses on two objectives, the construction of a low-cost air quality station and above all that is portable, and ultimately the test of it on site of a high cost station. The final prototype consists of an Arduíno plate that serves as an interface between the computer and the sensors used, DHT22, MQ-131 and mics-4514, in which it measures room temperature (T), relative humidity (HR) and ozone (O3) and nitrogen dioxide (NO2) emissions. Throughout the dissertation will be available the information so that anyone can build a low cost and portable air quality monitoring station. The price of all components that integrate the prototype is 92 €, and the box has a weight less than 1 kg. To test the operation of the station already built, the prototype was placed in a national reference station of the Regional Coordination and Development Commission of Lisbon and Tagus Valley, located at the roundabout of Entrecampos, Lisbon, to be made a comparison of low cost sensors (less than 500 €) vs. high cost (more than €1,000). The monitoring campaign lasted about 1 and a half weeks, where about 864 data were compared. The final results indicate that the sensors are not suitable to replace a high cost station, but can be used to perform rudimentary measurements, that is, they are good enough to indicate whether there is an increase or decrease in concentration of the polluting gases under study

Análise e identificação do sinal de aceleração num pé

Com a massificação do uso da tecnologia no dia-a-dia, os sistemas de localização têm vindo a aumentar a sua popularidade, devido à grande diversidade de funcionalidades que proporcionam e aplicações a que se destinam. No entanto, a maior parte dos sistemas de posicionamento não funcionam adequadamente em ambientes indoor, impedindo o desenvolvimento de aplicações de localização nestes ambientes. Os acelerómetros são muito utilizados nos sistemas de localização inercial, pelas informações que fornecem acerca das acelerações sofridas por um corpo. Para tal, neste trabalho, recorrendo à análise do sinal de aceleração provindo de um acelerómetro, propõe-se uma técnica baseada na deteção de passos para que, em aplicações futuras, possa constituir-se como um recurso a utilizar para calcular a posição do utilizador dentro de um edifício. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento da análise e identificação do sinal de aceleração obtido num pé, por forma a determinar a duração de um passo e o número de passos dados. Para alcançar o objetivo de estudo foram analisados, com recurso ao Matlab, um conjunto de 12 dados de aceleração (para marcha normal, rápida e corrida) recolhidos por um sistema móvel (e provenientes de um acelerómetro). A partir deste estudo exploratório tornou-se possível apresentar um algoritmo baseado no método de deteção de pico e na utilização de filtros de mediana e Butterworth passa-baixo para a contagem de passos, que apresentou bons resultados. Por forma a validar as informações obtidas nesta fase, procedeu-se, seguidamente, à realização de um conjunto de testes experimentais a partir da recolha de 33 novos dados para a marcha e corrida. Identificaram-se o número de passos efetuados, o tempo médio de passo e da passada e a percentagem de erro como as variáveis em estudo. Obteve-se uma percentagem de erro igual a 1% para o total dos dados recolhidos de 20, 100, 500 e 1000 passos com a aplicação do método proposto para a contagem do passo. Não obstante as dificuldades observadas na análise dos sinais de aceleração relativos à corrida, o algoritmo proposto mostrou bom desempenho, conseguindo valores próximos aos esperados. Os resultados obtidos permitem afirmar que foi possível atingir-se o objetivo de estudo com sucesso. Sugere-se, no entanto, o desenvolvimento de futuras investigações de forma a alargar estes resultados em outras direções.With the widespread use of technology in nowadays location systems have been increasing in popularity. Their diversity of features and applications that can provide is vast. However, most positioning systems do not work well in indoor environments that limit the development of location applications in these environments. Accelerometers are very used in inertial tracking systems due to the information that provides about the acceleration caused in the body. For this purpose, supported by a study of signal of acceleration from one accelerometer, it is showed a technique based on the step detection to calculate the position of the user within a building for applications in the future. Therefore, this paper aims to contribute to the development of analysis and identification of the acceleration signal obtained from a foot, in order to determine the duration of a step and the number of steps. To achieve the goal of this study were analyzed with Matlab a set of 12 data acceleration (normal and fast walk and run) collected by a mobile system (received from an accelerometer). The results from this exploratory study showed that it is possible to make an algorithm based on peak detection method. The use of this method with the combination of the implementation of the median filters and low-pass Butterworth for counting steps showed good results. In order to validate the results obtained at this stage was carry out a series of experimental tests from the collection of 33 new data for walk and run. Were identified as the variables of this study: the number of steps made, time of step and stride and the percentage of error. With the method proposed for counting steps was obtained a 1% of error for the total data collected (20, 100, 500 and 1000 steps). Despite the difficulties come upon in analyzing the signals of acceleration from run data the proposed algorithm obtained good performance, with values close to those expected. The results demonstrate that it was possible to attain the main goal of this study with success. It is suggested, however, the development of future investigations in order to extend these findings in other directions