Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Santos, Jean Carlos Fabiano dos
Orientador(a): França, José Alexandre de [Orientador]
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Eletrônica
Instrumentos
Ondas ultra-sônicas
Sistemas eletrônicos
Engenharia elétrica
Electronic instruments
Ultrasonic waves
Electronic systems
Electric engineering
Link de acesso: https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9910
Resumo: Resumo: Conhecer a velocidade do vento é um fator importante que engloba diversas áreas científicas Para os modelos existentes de anemômetros, o ultrassônico é o que pode ser utilizado em grande maioria das aplicações Como parte do cálculo necessário para aquisição da velocidade do vento, é preciso encontrar o tempo que uma onda de ultrassom leva para percorrer de um ponto a outro Esse tempo é conhecido por tempo de trânsito (TOF) Os TOF são valiosas medidas empregadas em técnicas que realizam estimativa de deslocamentos, distâncias e velocidades de fluidos em movimento, dentre eles, o vento O maior desafio de medir o TOF é determinar o correto momento em que onda ultrassônica chegou na recepção, pois, ela estará imersa em ruído e sua envoltória provavelmente corrompida por ações do vento A metodologia proposta por este trabalho apresenta um algoritmo combinado entre um Filtro de Kalman Estendido (EKF) e uma técnica de cruzamento por zero (ZCD) O método EKF é responsável pelo estágio de eliminação do ruído e estimação da envoltória real do ultrassom, enquanto o ZCD detecta o correto TOF do sinal estimado No trabalho, também são apresentadas as falhas e soluções encontradas para cada técnica, além de avaliar um circuito de condicionamento mais robusto para excitação e aquisição de transdutores de ultrassom No final é mostrado que, para velocidades de até 75 km/h, com o uso da metodologia do trabalho, foi obtido um coeficiente de determinação de R2 Det = ;9977 e erro relativo de 14,58% em relação a um anemômetro comercial utilizado como referência nesta pesquisa
id UEL_1f063e6487baefd2ebe30f4dd765b508
oai_identifier_str oai:repositorio.uel.br:123456789/9910
network_acronym_str UEL
network_name_str Repositório Institucional da UEL
repository_id_str
spelling Santos, Jean Carlos Fabiano dosGranziera Junior, Franciscoa88b74d7-9c43-40c3-b5dc-b7c642840109-1Maia, Joaquim Miguel559e0625-f425-4373-bf20-8f0b0f75354c-1659fa672-82ad-425e-bfb2-17800b2077eb6c696b6a-da47-4ba0-a046-fecaf4f5f3f5França, José Alexandre de [Orientador]Londrina2024-05-01T12:12:36Z2024-05-01T12:12:36Z2018.0027.09.2018https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9910Resumo: Conhecer a velocidade do vento é um fator importante que engloba diversas áreas científicas Para os modelos existentes de anemômetros, o ultrassônico é o que pode ser utilizado em grande maioria das aplicações Como parte do cálculo necessário para aquisição da velocidade do vento, é preciso encontrar o tempo que uma onda de ultrassom leva para percorrer de um ponto a outro Esse tempo é conhecido por tempo de trânsito (TOF) Os TOF são valiosas medidas empregadas em técnicas que realizam estimativa de deslocamentos, distâncias e velocidades de fluidos em movimento, dentre eles, o vento O maior desafio de medir o TOF é determinar o correto momento em que onda ultrassônica chegou na recepção, pois, ela estará imersa em ruído e sua envoltória provavelmente corrompida por ações do vento A metodologia proposta por este trabalho apresenta um algoritmo combinado entre um Filtro de Kalman Estendido (EKF) e uma técnica de cruzamento por zero (ZCD) O método EKF é responsável pelo estágio de eliminação do ruído e estimação da envoltória real do ultrassom, enquanto o ZCD detecta o correto TOF do sinal estimado No trabalho, também são apresentadas as falhas e soluções encontradas para cada técnica, além de avaliar um circuito de condicionamento mais robusto para excitação e aquisição de transdutores de ultrassom No final é mostrado que, para velocidades de até 75 km/h, com o uso da metodologia do trabalho, foi obtido um coeficiente de determinação de R2 Det = ;9977 e erro relativo de 14,58% em relação a um anemômetro comercial utilizado como referência nesta pesquisaDissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Tecnologia e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaAbstract: Knowing the wind speed is an essential factor that includes several scientific areas For existing models of anemometers, ultrasonic is which can be used in most applications As part of the calculation required to acquire wind speed, one must find the time that an ultrasound wave takes to travel from one place to another This time is known as Time Of Flight (TOF) The TOF are valuable measures used in techniques that estimate the displacements, distances, and velocities of moving fluids, among them, the wind The biggest challenge in measuring TOF is to determine the correct moment when the ultrasonic wave arrives at the reception because it will be immersed in noise and its envelope probably will be corrupted by the wind The methodology proposed by this work presents a combined algorithm between an Extended Kalman Filter (EKF) and a Zero Crossing Detection technique (ZCD) The EKF method is responsible for the noise elimination stage and estimation of the actual envelope of the ultrasound, while the ZCD detects the correct TOF of the estimated signal The work also presents the failures and solutions found for each technique, in addition to demonstrating a more robust conditioning circuit for excitation and acquisition of ultrasound transducers In the end, it is shown that, for speeds of up to 75 km/h, using the work methodology, a determination coefficient of R2 Det = :9977 and relative error of 14,58% was obtained concerning a commercial anemometer used as the reference in this researchporEletrônicaInstrumentosOndas ultra-sônicasSistemas eletrônicosEngenharia elétricaElectronic instrumentsUltrasonic wavesElectronic systemsElectric engineeringRecuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zeroinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisMestradoEngenharia ElétricaCentro de Tecnologia e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica-1-1reponame:Repositório Institucional da UELinstname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)instacron:UELinfo:eu-repo/semantics/openAccess22963vtls000222098SIMvtls000222098http://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls00022209864.00SIMhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/document/?code=vtls0002220986269.pdf123456789/20802 - Mestrado - Engenharia ElétricaORIGINAL6269.pdfapplication/pdf7417836https://repositorio.uel.br/bitstreams/c071c4df-bf4f-454c-87a3-cdbf7d71ebbd/downloadbe31aeafbd81ee1d1f5b26b71c33f2afMD51LICENCElicence.txttext/plain263https://repositorio.uel.br/bitstreams/69f41908-49ab-4db2-9558-191f2f790fff/download753f376dfdbc064b559839be95ac5523MD52TEXT6269.pdf.txt6269.pdf.txtExtracted texttext/plain142555https://repositorio.uel.br/bitstreams/b6bd7786-1ab1-4ee0-9f13-ac209619f435/download5336e3399340a73f923149bce04f7253MD53THUMBNAIL6269.pdf.jpg6269.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3961https://repositorio.uel.br/bitstreams/ff5cb771-c557-41d0-80a2-cb17d6bf8b39/downloadbae9a8e6d088ed9eef3f4183db324aa8MD54123456789/99102024-07-12 01:20:13.724open.accessoai:repositorio.uel.br:123456789/9910https://repositorio.uel.brBiblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bibliotecadigital.uel.br/PUBhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/OAI/oai2.phpbcuel@uel.br||opendoar:2024-07-12T04:20:13Repositório Institucional da UEL - Universidade Estadual de Londrina (UEL)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
title Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
spellingShingle Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
Santos, Jean Carlos Fabiano dos
Eletrônica
Instrumentos
Ondas ultra-sônicas
Sistemas eletrônicos
Engenharia elétrica
Electronic instruments
Ultrasonic waves
Electronic systems
Electric engineering
title_short Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
title_full Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
title_fullStr Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
title_full_unstemmed Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
title_sort Recuperação do envelope de ondas ultrassônicas corrompidas, para determinação do tempo de trânsito usando a técnica da detecção do cruzamento por zero
author Santos, Jean Carlos Fabiano dos
author_facet Santos, Jean Carlos Fabiano dos
author_role author
dc.contributor.banca.pt_BR.fl_str_mv Granziera Junior, Francisco
Maia, Joaquim Miguel
dc.contributor.author.fl_str_mv Santos, Jean Carlos Fabiano dos
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 659fa672-82ad-425e-bfb2-17800b2077eb
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv 6c696b6a-da47-4ba0-a046-fecaf4f5f3f5
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv França, José Alexandre de [Orientador]
contributor_str_mv França, José Alexandre de [Orientador]
dc.subject.por.fl_str_mv Eletrônica
Instrumentos
Ondas ultra-sônicas
Sistemas eletrônicos
Engenharia elétrica
Electronic instruments
Ultrasonic waves
Electronic systems
Electric engineering
topic Eletrônica
Instrumentos
Ondas ultra-sônicas
Sistemas eletrônicos
Engenharia elétrica
Electronic instruments
Ultrasonic waves
Electronic systems
Electric engineering
description Resumo: Conhecer a velocidade do vento é um fator importante que engloba diversas áreas científicas Para os modelos existentes de anemômetros, o ultrassônico é o que pode ser utilizado em grande maioria das aplicações Como parte do cálculo necessário para aquisição da velocidade do vento, é preciso encontrar o tempo que uma onda de ultrassom leva para percorrer de um ponto a outro Esse tempo é conhecido por tempo de trânsito (TOF) Os TOF são valiosas medidas empregadas em técnicas que realizam estimativa de deslocamentos, distâncias e velocidades de fluidos em movimento, dentre eles, o vento O maior desafio de medir o TOF é determinar o correto momento em que onda ultrassônica chegou na recepção, pois, ela estará imersa em ruído e sua envoltória provavelmente corrompida por ações do vento A metodologia proposta por este trabalho apresenta um algoritmo combinado entre um Filtro de Kalman Estendido (EKF) e uma técnica de cruzamento por zero (ZCD) O método EKF é responsável pelo estágio de eliminação do ruído e estimação da envoltória real do ultrassom, enquanto o ZCD detecta o correto TOF do sinal estimado No trabalho, também são apresentadas as falhas e soluções encontradas para cada técnica, além de avaliar um circuito de condicionamento mais robusto para excitação e aquisição de transdutores de ultrassom No final é mostrado que, para velocidades de até 75 km/h, com o uso da metodologia do trabalho, foi obtido um coeficiente de determinação de R2 Det = ;9977 e erro relativo de 14,58% em relação a um anemômetro comercial utilizado como referência nesta pesquisa
publishDate 2024
dc.date.defesa.pt_BR.fl_str_mv 27.09.2018
dc.date.created.fl_str_mv 2018.00
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-05-01T12:12:36Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-05-01T12:12:36Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9910
url https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9910
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv -1
-1
dc.relation.coursedegree.pt_BR.fl_str_mv Mestrado
dc.relation.coursename.pt_BR.fl_str_mv Engenharia Elétrica
dc.relation.departament.pt_BR.fl_str_mv Centro de Tecnologia e Urbanismo
dc.relation.ppgname.pt_BR.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.coverage.spatial.pt_BR.fl_str_mv Londrina
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UEL
instname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)
instacron:UEL
instname_str Universidade Estadual de Londrina (UEL)
instacron_str UEL
institution UEL
reponame_str Repositório Institucional da UEL
collection Repositório Institucional da UEL
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.uel.br/bitstreams/c071c4df-bf4f-454c-87a3-cdbf7d71ebbd/download
https://repositorio.uel.br/bitstreams/69f41908-49ab-4db2-9558-191f2f790fff/download
https://repositorio.uel.br/bitstreams/b6bd7786-1ab1-4ee0-9f13-ac209619f435/download
https://repositorio.uel.br/bitstreams/ff5cb771-c557-41d0-80a2-cb17d6bf8b39/download
bitstream.checksum.fl_str_mv be31aeafbd81ee1d1f5b26b71c33f2af
753f376dfdbc064b559839be95ac5523
5336e3399340a73f923149bce04f7253
bae9a8e6d088ed9eef3f4183db324aa8
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UEL - Universidade Estadual de Londrina (UEL)
repository.mail.fl_str_mv bcuel@uel.br||
_version_ 1856675809999192064

Registros relacionados