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Tomografia por resistência elétrica na formação de mapas de condutâncias

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 not...

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Autor principal:	Aguiar, Frederico Mariano
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2016
Assuntos:	Tomografia Resistores Medidas eletrônicas Engenharia elétrica Tomography Electric resistors Electronic measurements Electric engineering
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1408
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spelling	riut-1-14082016-01-18T18:56:47Z Tomografia por resistência elétrica na formação de mapas de condutâncias Aguiar, Frederico Mariano Pipa, Daniel Rodrigues Silva, Marco Jose da Tomografia Resistores Medidas eletrônicas Engenharia elétrica Tomography Electric resistors Electronic measurements Electric engineering 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. CAPES 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 médicas, o objetivo é detectar algum distúrbio de saúde em diferentes diagnósticos comumente utilizados para exames médicos. Em aplicações industriais, a ERT se destina a levantar características internas do objeto para detectar alguma anomalia em variação de alguma grandeza. Uma aplicação industrial notável é a medição de temperatura de gases, porque consegue pode monitorar processos industriais. 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 princípio de medição baseia-se na injeção de corrente elétrica conhecida em determinados pontos e posterior estimava de todas as condutâncias da rede apenas através 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. Para validar o desenvolvimento, foi construída uma fonte de corrente e um software onde é possível salvar os dados adquiridos. A montagem completa também inclui uma placa de aquisição de sinais e um algoritmo de reconstrução. 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 à atualização da matriz de sensibilidade a cada iteração. Possíveis aplicações da técnica desenvolvida incluem qualquer sensoriamento distribuído composto por transdutores que tenha a sua resistência elétrica variada em função de outra grandeza (temperatura, pressão, etc.). As principais vantagens em relação a sensores de temperatura é a capacidade de se desenvolver sensores robustos e a simplicidade de medição. 2016-01-18T18:56:47Z 2016-01-18T18:56:47Z 2015-08-13 masterThesis AGUIAR, Frederico Mariano. Tomografia por resistência elétrica na formação de mapas de condutâncias. 2015. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1408 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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