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CPGEI (Mestrado): Frederico Mariano Aguiar-13/08/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 13/08/2015
das 13h30 até 16h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Daniel Rodrigues Pipa
Participantes Prof. Daniel Rodrigues Pipa, Dr. Orientador UTFPR
Prof. Marco José da SIlva, Dr. Co-orientador UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Daniel Rodrigues Pipa, Dr. Presidente UTFPR
Prof. Jean Carlos Cardozo da Silva, Dr. UTFPR
Prof. Marcos Santos Hara, Dr. UP
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Tomografia de resistência elétrica para formação de mapas de condutâncias

Resumo: A tomografia por resistência elétrica (ERT) é uma técnica destinada a estimar a distribuição interna de condutividade de um corpo através de medições na periferia. Em aplicações médica, o objetivo é detectar algum distúrbio de saúde. Em aplicações industriais, a ERT se destina a levantar características internas do objeto para se detectar alguma anomalia em variação de alguma grandeza. Uma aplicação industrial notável é a medição de temperatura de gases. Neste trabalho, foi proposta uma abordagem alternativa para estimar condutâncias numa rede ou grade de resistências, na qual apenas os elementos periféricos são acessíveis para medições. Diferente das abordagens existentes, onde o meio é considerado contínuo, propõe-se discretizar o meio em elementos de resistência. O principio básico é injetar uma corrente elétrica conhecida em determinados pontos e estimar todas as condutâncias da rede através de apenas medições de tensões periféricas. O sensor para prova de conceito é composto por resistências soldadas entre si. Com o intuito de modelar o comportamento do sensor, foram feitas simulações elétricas no software Proteus. Para validar o desenvolvimento, foi desenvolvida uma fonte de corrente e um software em LabView onde é possível salvar os dados adquiridos. A montagem completa também inclui o algoritmo de reconstrução que foi desenvolvido em Matlab. Uma vez que a relação entre os valores de condutância e de medição de tensão é não linear, a solução para o problema inverso inclui linearização iterativa, sendo necessário a atualização da matriz de sensibilidade a cada iteração. As aplicações da técnica desenvolvida incluem qualquer sensoriamento distribuído composto por transdutores que variam a resistência elétrica de outra grandeza (temperatura, pressão, etc.). As principais vantagens são a capacidade de se desenvolver sensores robustos e a simplicidade de medição.
Palavras-chave: Tomografia por Resistência Elétrica; Rede de Resistores; Problemas Inversos; Sensoriamento Distribuído.

Electrical resistance tomography for formation of conductance maps

Abstract: Electrical Resistance Tomography is a technique aimed at estimating the inner conductivity distribution of a phantom from boundary measurements. In medical applications, the goal is to detect any medical condition. In industrial applications, the objective is to detect any anomalous condition. A notable application is the determination of gas temperature distribution.This work proposes an alternative approach to determine all conductances in a resistor network or grid where only boundary elements are accessible for measurements. Differently from most existing approaches, where the medium is considered continuum, this work proposes to discretize the medium in resistive elements. The basic principle is to inject a known electrical current in certain points and estimate all conductances in the network from only boundary voltage measurements. The proof-of-concept sensor is composed by inter-welded resistors. For modeling purposes, simulations were performed in Proteus. To validate the development, a current source and a LabView software were developed. The complete setup includes a reconstruction algorithm developed in Matlab. Since the relationship between conductance values and voltage measurements is nonlinear, the inverse problem requires an iterative linearization step, where a sensitivity matrix is calculated at each iteration. The main applications of the developed technique include any distributed sensor based on resistive transducers such as temperature, pressure, etc. The advantages of the proposed technique are the ability of design robust sensors as well as the simplicity of measurements.
Keywords: Electrical Resistance Tomography; Resistor Network; Inverse Problems; Distributed Sensing.

Lista de publicações:

Aguiar, F.M.; Pipa, D.R.; da Silva, M.J., "Discrete approach to electrical resistance tomography with applications to distributed network sensing," Telecommunications Symposium (ITS), 2014 International , vol., no., pp.1,4, 17-20 Aug. 2014

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