Caracterização e modelagem das propriedades ópticas de sensores de dióxido de vanádio.
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Data de Publicação: | 2001 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10949 |
Resumo: | Nesse trabalho estuda-se a caracterização e modelagem das propriedades ópticas de sensores de dióxido de vanádio (VO2). Esses sensores sofrem uma transformação cristalográfica induzida por temperatura e exibem o fenômeno de histerese. Para a modelagem das propriedades ópticas no piano de fase foi necessário adaptar o modelo clássico de Preisach e o modelo de aproximação ao limite adiabático. No modelo de Preisach foi necessário redefinir o operador da histerese elementar, escolher uma função de distribuição e adotar uma nova interpretação do triangulo de Preisach. No modelo de aproximação ao limite adiabático foi modificado a função que representa o ciclo de equilíbrio adiabático. Uma plataforma experimental foi desenvolvida para submeter o filme de VO2 a uma variação de temperatura controlada e, desse modo, permitir a caracterização de suas propriedades ópticas. As propriedades de remoção e congruência e 0 fenômeno de acomodação, também, foram testadas experimentalmente. A variação da temperatura da plataforma experimental foi obtida utilizando um módulo Peltier. A linearização em torno de um ponto de operação possibilitou que o módulo Peltier pudesse ser representado por um sistema linear de segunda ordem com os parâmetros dependentes da temperatura. O módulo Peltier foi identificado para nove pontos de operação e um controlador de temperatura do tipo PID escalonado foi projetado utilizando a técnica de cancelamento de pólos e zeros. A função de distribuição utilizada no modelo de Preisach modificado foi determinada a partir das curvas decrescentes de primeira ordem utilizando um algoritmo genético. A identificação dos parâmetros do modelo de aproximação ao limite adiabático modificado foi obtida diretamente dos valores experimentais do lago principal da histerese característica. Os modelos obtidos experimentalmente foram utilizados para gerar lagos de histerese que foram comparados com dados experimentais. Os resultados obtidos são considerados satisfatórios. Entretanto, os modelos desenvolvidos reproduzem apenas de forma aproximada o fenômeno da histerese do filme de V02- As discrepâncias entre a modelagem e os dados experimentais podem ser atribuídas, principalmente para a propriedade de congruência, a limitações na implementação numérica do modelo, ao controle preciso da temperatura do filme e a limitações da plataforma experimental. |
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LIMA, Antonio Marcus Nogueira.LIMA, A. M. N.http://lattes.cnpq.br/2237395961717699BARROS, Péricles Rezende.DEEP, Gurdip Singh.FONTANA, M.http://lattes.cnpq.br/6557924427592953FONTANA, Márcio.Nesse trabalho estuda-se a caracterização e modelagem das propriedades ópticas de sensores de dióxido de vanádio (VO2). Esses sensores sofrem uma transformação cristalográfica induzida por temperatura e exibem o fenômeno de histerese. Para a modelagem das propriedades ópticas no piano de fase foi necessário adaptar o modelo clássico de Preisach e o modelo de aproximação ao limite adiabático. No modelo de Preisach foi necessário redefinir o operador da histerese elementar, escolher uma função de distribuição e adotar uma nova interpretação do triangulo de Preisach. No modelo de aproximação ao limite adiabático foi modificado a função que representa o ciclo de equilíbrio adiabático. Uma plataforma experimental foi desenvolvida para submeter o filme de VO2 a uma variação de temperatura controlada e, desse modo, permitir a caracterização de suas propriedades ópticas. As propriedades de remoção e congruência e 0 fenômeno de acomodação, também, foram testadas experimentalmente. A variação da temperatura da plataforma experimental foi obtida utilizando um módulo Peltier. A linearização em torno de um ponto de operação possibilitou que o módulo Peltier pudesse ser representado por um sistema linear de segunda ordem com os parâmetros dependentes da temperatura. O módulo Peltier foi identificado para nove pontos de operação e um controlador de temperatura do tipo PID escalonado foi projetado utilizando a técnica de cancelamento de pólos e zeros. A função de distribuição utilizada no modelo de Preisach modificado foi determinada a partir das curvas decrescentes de primeira ordem utilizando um algoritmo genético. A identificação dos parâmetros do modelo de aproximação ao limite adiabático modificado foi obtida diretamente dos valores experimentais do lago principal da histerese característica. Os modelos obtidos experimentalmente foram utilizados para gerar lagos de histerese que foram comparados com dados experimentais. Os resultados obtidos são considerados satisfatórios. Entretanto, os modelos desenvolvidos reproduzem apenas de forma aproximada o fenômeno da histerese do filme de V02- As discrepâncias entre a modelagem e os dados experimentais podem ser atribuídas, principalmente para a propriedade de congruência, a limitações na implementação numérica do modelo, ao controle preciso da temperatura do filme e a limitações da plataforma experimental.I n this work the characterization and modelling of the optical properties of a vanadium dioxide sensor ( V 0 2 ) are studied. These sensors present a crystalographic transformation induced by temperature and exhibit hysteresis. For the modelling of the optical properties in the phase plan i t was necessary to adapt the classic Preisach model and the adiabatic limit approximation model. In the Preisach model it was necessary to redefine the elementary hysteresis operator, to choose a distribution function and to adopt a new interpretation of the Preisach triangle. In the adiabatic limit approximation model the expression that represents the adiabatic equilibrium limits was also modified. An experimental platform was developed to submit the film of V02 to a controlled temperature variation in order to allow the characterization of its optical properties. The wiping-out and congruency properties and the accommodation phenomenon were observed experimentally. The temperature was controlled by using a Peltier module. The linearization around an operation point made possible the Peltier module to be represented by a second order linear system with temperature dependent parameters. The model of the Peltier module was identified for nine operating points and a scheduling PID temperature controller was designed by the zero-pole cancellation technique. The distribution function used in the modified Preisach model was determined from the first-order descending transition curves by using a genetic algorithm. The parameters of the modified adiabatic limit approximation model were obtained directly from the experimental data of the major hysteresis loop. The models obtained experimentally were used to generate hysteresis loops that were compared with the experimental data. The obtained results are considered satisfactory. However, the developed models reproduce approximately the hysteresis phenomenon of the film of VQ2. The discrepancies between the calculated and the experimental data, mainly for the congruency property, can be attributed to limitations in the numeric implementation of the model, to the film temperature control and the experimental platform limitations.Submitted by Ruth Quaresma de Freitas (ruth_quaresma@hotmail.com) on 2020-01-14T18:33:42Z No. of bitstreams: 1 MÁRCIO FONTANA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2001.pdf: 4544765 bytes, checksum: a977b5343f7caa397f501e463d8cc597 (MD5)Made available in DSpace on 2020-01-14T18:33:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MÁRCIO FONTANA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2001.pdf: 4544765 bytes, checksum: a977b5343f7caa397f501e463d8cc597 (MD5) Previous issue date: 2001-07-18Universidade Federal de Campina GrandePÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIEngenharia ElétricaHistereseDióxido de VanádioPropriedades ÓpticasModelo de PreisochHysteresisVanadium DioxideOptical PropertiesPreisoch ModelCaracterização e modelagem das propriedades ópticas de sensores de dióxido de vanádio.Characterization and modeling of the optical properties of vanadium dioxide sensors.2001-07-182020-01-14T18:33:42Z2020-01-142020-01-14T18:33:42Zhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10949FONTANA, Márcio. Caracterização e modelagem das propriedades ópticas de sensores de dióxido de vanádio. 2001. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal da Paraíba – Campus II - Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2001.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGORIGINALMÁRCIO FONTANA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2001.pdfMÁRCIO FONTANA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2001.pdfapplication/pdf4911956http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/10949/3/M%C3%81RCIO+FONTANA+-+DISSERTA%C3%87%C3%83O+PPGEE+2001.pdfe345919e28d937ca5d36fee2b5a2c534MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/10949/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufcg/109492021-06-10 15:16:44.263oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-06-10T18:16:44Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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