Laser Doppler -vibrometrin käyttöönotto tärinämittauksissa

Tässä insinöörityössä otettiin käyttöön VTI Technologies Oy:lle hankittu laser Doppler - vibrometri, joka mittaa tärinää perustuen valon Dopplerin siirtymään. Työn tavoitteena oli perehtyä mittauslaitteistoon, muodostaa sille näytteenottolaitteisto ja käytännössä arvioida sen kyvykkyyttä mitata tärinää ja tuottaa uutta informaatiota. Työn teoreettisessa osuudessa perehdytään laser Doppler -vibrometrin teknologiaan ja toimintaperiaatteeseen sekä värähtelevien systeemien dynamiikkaan ja mallintamiseen. Työn käytännön osuuden suorittamiseksi perehdyttiin myös tärinätestauslaitteiston toimintaan, analogiasignaalin näytteenottoon sekä diskreettiin Fourier-muunnokseen perustuvaan signaalin spektrianalyysiin. Työssä käsitellään myös laser-mittauksen kohinalähteitä ja spektrianalyysin virhelähteitä. Työn käytännön osuudessa ohjelmoitiin Labview-mittausohjelmisto näytteenottolaitteistolle. Mittausohjelmistolla voidaan näytteistää vibrometrin mittaussignaalia ja muodostaa sen taajuusspektri. Mittauskohteita tässä työssä olivat kulmakiihtyvyystäryttimen mekaanisen liikkeen mittaus ja elementtikiekkosahan terän värähtelyjen mittaus. Mittaustulokset kulmakiihtyvyystäryttimestä osoittivat sen mekaanisen liikkeen säröytyvän voimakkaasti, johtuen todennäköisesti sen testialustan rakenteesta. Testialustan rakennetta tullaan kehittämään ja mittaukset toistetaan. Mittaustuloksiin elementtikiekkosahasta tuli suhtautua epäillen, koska mittaussignaalin intensiteetti oli erittäin heikko. Mittausten onnistuminen Laser Doppler -vibrometrillä edellyttää riittävää mittauskohteesta takaisinheijastuneen laser-valon intensiteettiä. Mittaustulokset osoittivat laser Doppler -vibrometrin olevan hyödyllinen työkalu tutkivassa tärinämittauksessa. Mittauskohteet, joiden pinta heijastaa huonosti valoa ja joihin ei voi asentaa erityistä heijastavaa teippiä, ovat kuitenkin haaste ja asettavat rajoituksen laser Doppler -vibrometrin käyttömahdollisuuksille. Tämän työn mittaustuloksia voidaan käyttää kulmakiihtyvyystäryttimen uusintamittausten vertailukohtana, kun arvioidaan kehitystyön onnistumista. Tätä työtä voidaan käyttää myös laser Doppler -vibrometrin ohjekirjana tärinämittauksissa.

Positron measurements in Mg-doped GaN and development of digital Doppler broadening spectroscopy

In this work parameters of Mg-doped GaN samples were studied using positron annihilation spectroscopy and analyzed. It is shown that gallium vacancies exist in an unintentionally doped sample. Next, the sample with higher concentration of Mg and low growth temperature contains vacancy clusters. In case of low concentration of Mg the growth temperature does not affect the formation of defects. Analog electronics can be replaced by a modern digital device. While promising a high quantity of benefits, the performance of these digitizers requires thorough adjustment. A 14-bit two channel digitizer has been tested in order to achieve better performance than the one of a traditional analog setup, and the adjustment process is described. It has been shown that the digital device is unable to achieve better energy resolution, but it is quite close to the corresponding attribute of the available analog system, which had been used for measurements in Mg-doped GaN.

Neural mechanisms underlying conscious and unconscious vision. Evidence from event-related potentials and transcranial magnetic stimulation

Vision affords us with the ability to consciously see, and use this information in our behavior. While research has produced a detailed account of the function of the visual system, the neural processes that underlie conscious vision are still debated. One of the aims of the present thesis was to examine the time-course of the neuroelectrical processes that correlate with conscious vision. The second aim was to study the neural basis of unconscious vision, that is, situations where a stimulus that is not consciously perceived nevertheless influences behavior. According to current prevalent models of conscious vision, the activation of visual cortical areas is not, as such, sufficient for consciousness to emerge, although it might be sufficient for unconscious vision. Conscious vision is assumed to require reciprocal communication between cortical areas, but views differ substantially on the extent of this recurrent communication. Visual consciousness has been proposed to emerge from recurrent neural interactions within the visual system, while other models claim that more widespread cortical activation is needed for consciousness. Studies I-III compared models of conscious vision by studying event-related potentials (ERP). ERPs represent the brain’s average electrical response to stimulation. The results support the model that associates conscious vision with activity localized in the ventral visual cortex. The timing of this activity corresponds to an intermediate stage in visual processing. Earlier stages of visual processing may influence what becomes conscious, although these processes do not directly enable visual consciousness. Late processing stages, when more widespread cortical areas are activated, reflect the access to and manipulation of contents of consciousness. Studies IV and V concentrated on unconscious vision. By using transcranial magnetic stimulation (TMS) we show that when early visual cortical processing is disturbed so that subjects fail to consciously perceive visual stimuli, they may nevertheless guess (above chance-level) the location where the visual stimuli were presented. However, the results also suggest that in a similar situation, early visual cortex is necessary for both conscious and unconscious perception of chromatic information (i.e. color). Chromatic information that remains unconscious may influence behavioral responses when activity in visual cortex is not disturbed by TMS. Our results support the view that early stimulus-driven (feedforward) activation may be sufficient for unconscious processing. In conclusion, the results of this thesis support the view that conscious vision is enabled by a series of processing stages. The processes that most closely correlate with conscious vision take place in the ventral visual cortex ~200 ms after stimulus presentation, although preceding time-periods and contributions from other cortical areas such as the parietal cortex are also indispensable. Unconscious vision relies on intact early visual activation, although the location of visual stimulus may be unconsciously resolved even when activity in the early visual cortex is interfered with.

Radar cross-section measurement using the Doppler effect

In this Master Thesis we discuss issues related to the measurement of the effective scattering surface, based on the Doppler Effect. Modeling of the detected signal was made. Narrowband signal filtering using low-frequency amplifier was observed. Parameters of the proposed horn antennas were studied; radar cross section charts for three different objects were received.