Non-stationary Analysis Applied to Tribocorrosion Signals

Parte significativa dos sinais eletroquímicos e mecânicos em tribocorrosão pode ser não estacionária. Estes sinais incluem o potencial, a corrente eletroquímica, e a força de atrito. Assim, nesse caso, técnicas tradicionais de análise no domínio da frequência, como a transformada de Fourier, não são adequadas para uma interpretação eficiente do sinal. Normalmente, para fazer uma análise detalhada do sinal, são aplicadas técnicas no domínio tempo-frequência, como a Short-Time Fourier Transform (STFT). Entretanto, uma vez que o método é baseado na escolha de uma janela de tamanho fixo, não é possível obter simultaneamente máxima resolução tanto no tempo quanto na frequência. Neste trabalho, uma técnica foi adotada para encontrar um tamanho dinamicamente variável para a janela, com o objetivo de aperfeiçoar a identificação de alterações na frequência do sinal, características de sinais não estacionários. Este procedimento foi aplicado em sinais de tribocorrosão do titânio comercialmente puro atritado contra uma esfera de 4,0 mm de alumina em solução de NaCl 0,9% m/v. Com esse método, pode-se analisar diretamente o sinal no domínio do tempo, calculando a curtose de pequenos intervalos centrados do sinal. Na prática, a curtose pode detectar alterações abruptas na distribuição dos dados, adaptando a resolução tempo-frequência quando necessária. Os resultados da Variable Short-Time Fourier Transform (VSTFT) se mostraram adequados para a investigação da força de atrito e do potencial/corrente de sinais de tribocorrosão, pois apresentam os sinais no domínio tempo-frequência sem a necessidade de um estágio de pré-condicionamento, ou seja, os dados foram analisados como gerados nos experimentos. DOI: 10.5935/1984-6835.20150093Significant part of electrochemical and mechanical tribocorrosion signals can be non-stationary. These signals include electrochemical potential and current, and friction force. Thus, in this case, traditional analysis techniques in the frequency domain, such as the Fourier transform technique, are not suitable for the efficient signal interpretation. Techniques such as the Short-Time Fourier Transform (STFT) are typically applied in time-frequency domain to make a detailed signal analysis. However, since the method is based on choosing a fixed length window, it is not possible to simultaneously obtain the highest resolution in both time and frequency. The current paper adopted a technique to find a dynamically variable size for the window in order to efficiently analyze non-stationary signals. This procedure was applied to tribocorrosion signals of commercially pure titanium rubbed against an alumina sphere of 4.0 mm in 0.9% m/v NaCl medium. The method directly analyzes the signal in the time domain by computing the kurtosis of small centered intervals of the signal. In practice, kurtosis can detect abrupt changes in data distribution by adapting the time-frequency resolution when it is necessary. The variable STFT results are adequate for the investigation of tribocorrosion friction force and electrochemical potential/current because they present a plot in time-frequency domain without the need of a preconditioning stage, i.e., the data were analyzed as they were generated in the experiments. DOI: 10.5935/1984-6835.2015009