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- A numerical approach into new designs for SPR sensors in D-type optical fibersPublication . Santos, Diego Filipe De Nóbrega Dos; Baptista, José Manuel Rocha Teixeira; Guerreiro, Ariel Ricardo Negrão SilvaThis thesis investigates how to improve the performance of current designs of optical fiber sensors based on Surface Plasmon Resonance, and how to use a better understanding of the physical and sensing principles behind them to propose new sensing concepts and ideas. We adopt a methodology based on numerical simulations because they provide a better insight onto the operation of these sensors and because they allow an easy and quick way of testing new designs and concepts without the need to fabricate the sensors. We also show that these simulations have a good agreement with experimental results. We adopt a systematic approach to investigate the various parameters that influence the sensor performance, and present different sensors designs, where we study the localization, optical properties, shape and size of the metal components, combined with different type of fibers, resulting in the coupling between the plasmon and optical modes. Furthermore, we verify that choosing the optical modes used in sensing in multimode fibers can also have advantages. We investigate the use of modern artificial materials, such as metamaterials, as well as the inclusion of multiple wires in the fiber to enhance the performance of the SPR sensor. At a more fundamental level, we show that the control of the coupling between multiple plasmon modes in metal components and the optical modes in the fiber constitutes a new way to improve the performance of the sensor and can be inclusively used to develop a new type of SPR sensors capable of measuring simultaneously two variables, such as the external refractive index and temperature
- Comparação de modelos uniaxiais de ligas com memória de formaPublication . Nunes, Pedro Filipe Vasconcelos; Lobo, Paulo Renato Camacho da SilvaAs ligas de Níquel-Titânio (NiTi) são um tipo de ligas metálicas com memória de forma (SMA – Shape Memory Alloys) capazes de reproduzirem um comportamento termomecânico designado de superelasticidade. Quando a força axial aplicada deixa de atuar, o material consegue recuperar de deformações na ordem dos 8%, sendo capaz de reproduzir este comportamento para centenas de ciclos de carga-descarga, isto sem apresentar fadiga mecânica. Esta capacidade de recentramento deve-se às transformações entre as duas fases do material, a austenite e a martensite. A pouca sensibilidade desta capacidade ao diâmetro do SMA, aliada à boa capacidade de dissipar energia, excelente durabilidade, e à posse de excelentes propriedades termomecânicas, fazem das ligas de NiTi um material com ótimas caraterísticas para controlar deslocamentos em estruturas submetidas à ação sísmica. Contudo, existem parâmetros suscetíveis de influenciar o comportamento superelástico do material e a sua capacidade de dissipar energia, nomeadamente: evolução das transformações de fase; tensões críticas onde se iniciam e finalizam as transformações de fase; módulos de elasticidade da austenite e da martensite; assimetrias nos comportamentos à tração e à compressão. Analisar a influência da variabilidade desses parâmetros na resposta dinâmica de uma estrutura, são questões a responder antes de aplicar SMA em estruturas. Os modelos uniaxiais da família de modelos de Tanaka, populares em estudos da dinâmica de estruturas, simulam o comportamento axial não isotérmico de fios e de barras de SMA, pelo que são adequados para analisar numericamente as questões antes referidas (influência estrutural da qualidade da calibração do modelo numérico de SMA adotado). Além de dependerem da temperatura do SMA, diferenciam os módulos de elasticidade da austenite e da martensite, permitem simular respostas à tração e à compressão assimétricas, e simulam, através de uma lei cinética, a evolução das transformações de fase. Esta lei, para a qual existem várias opções, é a peça mais importante dos modelos de Tanaka e, a partir da sua alteração, é possível simular diferentes comportamentos durante as transformações de fase. Nos estudos existentes, os autores adotaram uma lei cinética sem critério. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar se a lei cinética adotada influencia os deslocamentos experimentados por uma estrutura durante um sismo. Como caso de estudo, foi considerada uma ponte de betão armado com dois pórticos, acoplados com barras de SMA superelástico. A resposta da ponte foi simulada, para 18 registos sísmicos, com um oscilador superelástico não linear com dois-graus-de-liberdade, implementado, com base no método-β de Newmark, no software MATLAB. O estudo revelou que: 1) o deslocamento relativo é mais sensível à lei cinética adotada do que os deslocamentos absolutos e residuais; 2) o deslocamento relativo é o mais afetado pela sensibilidade dos SMA a variações de temperatura; 3) o aumento do comportamento não linear das colunas de betão armado não tem uma relação direta com o aumento das diferenças relativas obtidas, em termos de deslocamentos, com diferentes leis cinéticas.
- Divisor de frequência de 10MHz para 5MHzPublication . Gouveia, Diogo Marco Fernandes; Nascimento, Alberto de Jesus; Coelho, NunoA elaboração deste trabalho, realizado em contexto de estágio, foi fundamental, tanto a nível pessoal como a nível profissional, pela experiência adquirida no setor das telecomunicações, mais precisamente, nas telecomunicações por satélite. O Grupo Eutelsat é líder europeu e um dos três maiores operadores de telecomunicações por satélite a nível mundial. No âmbito da sua atividade, fornece uma vasta gama de serviços de telecomunicações através da sua frota de satélites, de entre os quais se destacam a difusão de televisão, o acesso à Internet e as redes de comunicações empresariais. Realizar um estágio nesta empresa e participar nas rotinas diárias, foi muito enriquecedor, tanto a nível académico como profissional. Um dos aspetos importantes a referenciar foram os conhecimentos adquiridos no decurso do estágio através da familiarização dos materiais utilizados na empresa onde abrangem essencialmente a gama da radiofrequência. O presente trabalho consistiu na criação de um divisor de frequência, tendo como objectivo converter um sinal com frequência de 10 MHz para um sinal com 5 MHz. Assim, apresenta-se o projeto do divisor de frequência, bem como dos seus elementos constituintes. O projeto é simulado e, usando modelos apropriados para os componentes, consegue-se prever o comportamento da saída e consequente redução dos harmónicos. Deste modo, é permitido retirar conclusões relativamente aos valores obtidos experimentalmente.