Processamento de Sinais para engenheiros

Código: 978-85-93479-31-1X Marca:
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FORMATOS: PAPEL E EBOOK PDF

NÚMERO DE PÁGINAS: 420

ANO: 2017 / DEZEMBRO

SOBRE O AUTOR:

Cesar da Costa é Pós-Doutorado em Engenharia Mecânica, UNESP/FEG, Campus Guaratinguetá. Doutor em Engenharia Mecânica, área de Projetos, UNESP, Faculdade de Engenharia, Campus de Guaratinguetá, com estágio de Doutorado Sanduiche, PDEE - CAPES, período fevereiro/2009 a dezembro/2009, no IST - Instituto Superior Técnico da
Universidade Técnica de Lisboa em Portugal, na área de Sistemas e Controle Eletrônico, laboratório do Instituto de Telecomunicações - IT. Mestrado em Engenharia de Automação e Controle pelo Depto de Pós-graduação, Mecânica, UNITAU. Pós-graduação/ Especialização em Redes de Computadores pela FASP/SP. Graduação em Engenharia Elétrica,
Faculdades Reunidas Nuno Lisboa-RJ e graduação em Engenharia Operacional Eletrônica pelo Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca.

Atualmente é pesquisador do CNPq, linha de Pesquisa "Diagnóstico de Falhas em Máquinas Rotativas de Indução", participante do grupo "Modelagem e Identificação de Sistemas Dinâmicos" da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP, Campus Guaratinguetá. Participante do Programa de Pós-Graduação do IFSP Campus São Paulo.
Professor concursado do Instituto Federal de Educação Tecnológica de São Paulo - IFSP, Campus São Paulo. Possui 35 anos de experiência na área de Engenharia Eletro
- Eletrônica, com ênfase em Automação Industrial e Lógica Programável Estruturada, atuando principalmente nos seguintes temas: CLP, FPGA, células de
manufatura, análise de vibrações em máquinas rotativas de indução, hardware reconfigurável e redes locais.

SOBRE O LIVRO:

Esta obra destina-se a estudantes, professores, mestrandos e doutorandos nas áreas de Engenharias, que desenvolvam trabalhos envolvendo o processamento e a análise de sinais.

O processamento de sinais é um campo importante das engenharias em constante evolução. Uma das motivações para escrever este livro foi que a grande maioria dos livros existentes na área de processamento de sinais são muito teóricos, não atendem as necessidades dos leitores, que necessitam pôr em pratica os conhecimentos teóricos adquiridos em diversas disciplinas correlatas, como matemática, física, engenharia elétrica e engenharia mecânica. Espera-se que o leitor encontre neste livro os conceitos necessários para sua aplicação prática de processamento e análise de sinais em seu dia a dia. Os softwares MATLAB e LABVIEW são apresentados neste livro, que atualmente representam as principais ferramentas para aplicação em processamento e análise de sinais. Também, são introduzidas as transformadas matemáticas (Fourier, Wavelet e Z), cada uma com aplicações práticas, por meio de exercícios resolvidos, no domínio da frequência, tempo-frequência e tempo discreto. 

SUMÁRIO:

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO AO ESTUDO DOS SINAIS E SISTEMAS. 14
1.1 O que é um sinal?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
1.2 Tipos básicos de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15
1.3 Sistemas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
1.4 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24


CAPÍTULO 2 - SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE SINAIS. 25
2.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.2 Sensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
2.3 Condicionadores de sinal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
2.4 Hardware de aquisição de sinais . . . . . . . . . . . . . . . .41
2.5 Computador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
2.6 Software. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.7 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57


CAPÍTULO 3 - SOFTWARE LABVIEW. 59
3.1 Software para processamento e aquisição de sinais . . . 59
3.2 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
3.3 Painel frontal ( front panel). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60
3.4 Diagrama de bloco (block diagram). . . . . . . . . . . . . .61
3.5 Paleta de ferramentas ( tools). . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
3.6 Paleta de controle ( controls). . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
3.7 Paleta de funções ( functions) . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
3.8 Ícone e conector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
3.9 Programação do fluxo de dados . . . . . . . . . . . . . . . . .65
3.10 Aplicação prática 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .66
3.11 Aplicação prática 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74
3.12 Aplicação prática 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
3.13 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88

CAPÍTULO 4 - SOFTWARE MATLAB . 92
4.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .92
4.2 Ambiente MATLAB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
4.3 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151


CAPÍTULO 5 - AMOSTRAGEM DO SINAL . 153
5.1. Largura de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .153
5.2. Teoremas de Nyquist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
5.3. Teorema de Shannon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .156
5.4 Conversão analógica digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158
5.5 Configuração de um canal de entrada analógica . . . . .167
5.6 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .172


CAPÍTULO 6. 175
Filtros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
6.1. Processo de filtragem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .175
6.2. Tipos de filtro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176
6.3 Filtros analógicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
6.4 Filtros digitais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182
6.5 Projeto de filtros digitais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198
6.6 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .227


CAPÍTULO 7. 231
Transformada de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
7.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .231
7.2 Série de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232
7.3 Transformada contínua de Fourier . . . . . . . . . . . . . . .238
7.4 Transformada discreta de Fourier . . . . . . . . . . . . . . .246
7.5 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .270


CAPÍTULO 8. 272
Transformada wavelet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272
8.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .272
8.2 Transformada contínua de Fourier (TF) . . . . . . . . . . .273
8.3 A transformada de Fourier de curta duração (STFT) . . 274
8.4 Transformada wavelet (TW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .276
8.5 Análise TW por par de filtros . . . . . . . . . . . . . . . . . .278
8.6 Tipos de transformada wavelet . . . . . . . . . . . . . . . . .279
8.7 Transformada wavelet contínua (CWT) . . . . . . . . . . .283
8.8 Transformada Wavelet discreta (DWT) . . . . . . . . . . . .293
8.9 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .316


CAPÍTULO 9 - TRANSFORMADA Z . 318
9.1 Análise de sistemas discretos. . . . . . . . . . . . . . . . . . .318
9. 2 Introdução à transformada Z . . . . . . . . . . . . . . . . . . .324
9.3 Equações às diferenças . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344
9. 4. Função de transferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
9.5 Projeto de controle discreto direto . . . . . . . . . . . . . .368
9.6 Exercícios propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .374


CAPÍTULO 10 - APLICAÇÕES PRÁTICAS. 377
10.1 Usando MATLAB para medição de vibrações . . . . . . 377
10.2 Transformada de Fourier versus transformada wavelet
em condições não estacionária . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .385
10.3 Implementação de filtros FIR no MA TLAB . . . . . . .391
10.4 Controlador digital de Dahlin . . . . . . . . . . . . . . . . .393


APÊNDICE A - BIBLIOTECA DO SOFTWARE MATLAB. 398


APÊNDICE B - TABELAS DE TRANSFORMADA. 410


REFERÊNCIAS . 417

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