Analytical first order comparison of amplitude and phase noise in single and dual Mach-Zehnder interferometer detection schemes for DQPSK transmission systems

An analytical first order calculation of the impact of Gaussian white noise on a novel single Mach-Zehnder Interferometer demodulation scheme for DQPSK reveals a constant Q factor ratio to the conventional scheme.

Dual affinity method for plasmid DNA purification in aqueous two-phase systems

The DNA binding fusion protein, LacI-His6-GFP, together with the conjugate PEG-IDA-Cu(II) (10 kDa) was evaluated as a dual affinity system for the pUC19 plasmid extraction from an alkaline bacterial cell lysate in poly(ethylene glycol) (PEG)/dextran (DEX) aqueous two-phase systems (ATPS). In a PEG 600-DEX 40 ATPS containing 0.273 nmol of LacI fusion protein and 0.14% (w/w) of the functionalised PEG-IDA-Cu(II), more than 72% of the plasmid DNA partitioned to the PEG phase, without RNA or genomic DNA contamination as evaluated by agarose gel electrophoresis. In a second extraction stage, the elution of pDNA from the LacI binding complex proved difficult using either dextran or phosphate buffer as second phase, though more than 75% of the overall protein was removed in both systems. A maximum recovery of approximately 27% of the pCU19 plasmid was achieved using the PEG-dextran system as a second extraction system, with 80-90% of pDNA partitioning to the bottom phase. This represents about 7.4 microg of pDNA extracted per 1 mL of pUC19 desalted lysate.

DPSK signal regeneration with a dual-pump nondegenerate phase-sensitive amplifier

We demonstrate, for the first time to our knowledge, regeneration of a 42.66-Gb/s differential phase-shift keyed signal using a dual-pump nondegenerate four-wave-mixing-based fiber-optic parametric amplifier. The regenerative performance of the subsystem is characterized in terms of bit-error rate against narrowband and wideband introduced noise. While a strong receiver sensitivity improvement, up to 20 dB, is noticed against narrowband noise, against quasi-random (wideband) noise we observe a regeneration of 2.7 dB.

Simultaneous dual channel phase regeneration in SOAs

For the first time we demonstrate simultaneous suppression of phase distortion on two independent 10.7 Gbit/s DPSK modulated signal wavelengths using semiconductor optical amplifiers, realizing a compact phase sensitive amplifier with low power consumption.

Simultaneous dual channel phase regeneration in SOAs

For the first time we demonstrate simultaneous suppression of phase distortion on two independent 10.7 Gbit/s DPSK modulated signal wavelengths using semiconductor optical amplifiers, realizing a compact phase sensitive amplifier with low power consumption.

4 Tb/s transmission reach enhancement using 10 × 400 Gb/s super-channels and polarization insensitive dual band optical phase conjugation

In this paper, we experimentally demonstrate the benefit of polarization insensitive dual-band optical phase conjugation for up to ten 400 Gb/s optical super-channels using a Raman amplified transmission link with a realistic span length of 75 km. We demonstrate that the resultant increase in transmission distance may be predicted analytically if the detrimental impacts of power asymmetry and polarization mode dispersion are taken into account.

DC power line communication based on power/signal dual modulation in phase shift full bridge converters

For intelligent DC distributed power systems, data communication plays a vital role in system control and device monitoring. To achieve communication in a cost effective way, power/signal dual modulation (PSDM), a method that integrates data transmission with power conversion, can be utilized. In this paper, an improved PSDM method using phase shift full bridge (PSFB) converter is proposed. This method introduces a phase control based freedom in the conventional PSFB control loop to realize communication using the same power conversion circuit. In this way, decoupled data modulation and power conversion are realized without extra wiring and coupling units, and thus the system structure is simplified. More importantly, the signal intensity can be regulated by the proposed perturbation depth, and so this method can adapt to different operating conditions. Application of the proposed method to a DC distributed power system composed of several PSFB converters is discussed. A 2kW prototype system with an embedded 5kbps communication link has been implemented, and the effectiveness of the method is verified by experimental results.

4 Tb/s transmission reach enhancement using 10 × 400 Gb/s super-channels and polarization insensitive dual band optical phase conjugation

In this paper, we experimentally demonstrate the benefit of polarization insensitive dual-band optical phase conjugation for up to ten 400 Gb/s optical super-channels using a Raman amplified transmission link with a realistic span length of 75 km. We demonstrate that the resultant increase in transmission distance may be predicted analytically if the detrimental impacts of power asymmetry and polarization mode dispersion are taken into account.

Realizzazione e collaudo di un sensore di ozono controllato da Arduino

Nell’ambito della sterilizzazione da agenti patogeni, l’ozono riveste un ruolo fondamentale grazie al suo grande potere ossidante ed è di fondamentale importanza misurare quanto ozono viene prodotto mediante una scarica DBD. Scopo di questa tesi è stato quello di realizzare un sensore dedicato alla misurazione della concentrazione di ozono, controllato da Arduino Uno. Il setup realizzato risulta economico, facilmente trasportabile e flessibile in quanto è utilizzabile in diverse modalità: è possibile salvare i dati tramite Arduino per elaborarli successivamente; permette di collegare l’uscita all’oscilloscopio per monitorare i segnali elettrici nel tempo; consente di leggere la concentrazione di ozono misurata real-time su display lcd. Infine sono state effettuati dei confronti tra il setup attualmente presente in laboratorio e il setup realizzato, e i risultati sono stati soddisfacenti.

Rilevamento satellitare di cicli in percorsi urbani

Lo scopo di questo lavoro è sperimentare l’impiego di ricevitori a basso costo per il posizionamento di cicli in ambito urbano. Questo tipo di rilievo trova ampio impiego nello studio e verifica delle funzionalità del reticolo delle piste ciclabili. Il rilievo effettuato in condizioni di scarsa visibilità verso la costellazione satellitare e in presenza di riflessioni multiple indotte da superfici verticali, quali quelle degli edifici in ambito urbano, risulta affetto da specifiche problematiche che si è cercato di affrontare nella presente tesi. In particolare si è analizzato l’effetto del “multipath”, nel posizionamento GPS, di un ciclista in movimento su percorsi caratterizzati da “canyon urbano”, nel centrostorico di Bologna. La strumentazione sperimentata è consistita da un tablet Smasung Note 10.1, uno smartphone Samsung S4 e un ricevitore GNSS (U-blox Neo-7P) collegato ad una Raspberry Pi 2. Anche a livello software è stato sperimentato per le unità Samsung sia il software Strava, che il Blackcountry Navigator. Mentre l’acquisizione del sensore U-blox è avvenuta direttamente tramite connessione seriale in un file di testo. Nel primo capitolo verrà presentato il sistema GPS nella sua generalità. Nel secondo, invece, verrà descritta la parte del sistema GPS, che si è utilizzato per questo lavoro. Nel terzo si mostreranno gli strumenti e le apparecchiature utilizzate durante il lavoro. Nel quarto si procederà alla presentazione del caso di studio. Nell’ultimo capitolo verranno riportate le conclusioni di tutto il lavoro svolto.

Dual layer solid phase extraction based on molecular imprinting technology: Seeking a route to enhance selectivity for trace analysis of pesticide residues in olive oil.

Aiming to introduce a multiresidue analysis for the trace detection of pesticide residues belonging to organophosphorus and triazine classes from olive oil samples, a new sample preparation methodology comprising the use of a dual layer of “tailor-made” molecularly imprinted polymers (MIPs) SPE for the simultaneous extraction of both pesticides in a single procedure has been attempted. This work has focused on the implementation of a dual MIP-layer SPE procedure (DL-MISPE) encompassing the use of two MIP layers as specific sorbents. In order to achieve higher recovery rates, the amount of MIP layers has been optimized as well as the influence of MIP packaging order. The optimized DL-MISPE approach has been used in the preconcentration of spiked organic olive oil samples with concentrations of dimethoate and terbuthylazine similar to the maximum residue limits and further quantification by HPLC. High recovery rates for dimethoate (95%) and terbuthylazine (94%) have been achieved with good accuracy and precision. Overall, this work constitutes the first attempt on the development of a dual pesticide residue methodology for the trace analysis of pesticide residues based on molecular imprinting technology. Thus, DL-MISPE constitutes a reliable, robust, and sensitive sample preparation methodology that enables preconcentration of the target pesticides in complex olive oil samples, even at levels similar to the maximum residue limits enforced by the legislation.

Real-Time Engine Diagnostic and Control Based on Acoustic Emissions Analysis

Engine developers are putting more and more emphasis on the research of maximum thermal and mechanical efficiency in the recent years. Research advances have proven the effectiveness of downsized, turbocharged and direct injection concepts, applied to gasoline combustion systems, to reduce the overall fuel consumption while respecting exhaust emissions limits. These new technologies require more complex engine control units. The sound emitted from a mechanical system encloses many information related to its operating condition and it can be used for control and diagnostic purposes. The thesis shows how the functions carried out from different and specific sensors usually present on-board, can be executed, at the same time, using only one multifunction sensor based on low-cost microphone technology. A theoretical background about sound and signal processing is provided in chapter 1. In modern turbocharged downsized GDI engines, the achievement of maximum thermal efficiency is precluded by the occurrence of knock. Knock emits an unmistakable sound perceived by the human ear like a clink. In chapter 2, the possibility of using this characteristic sound for knock control propose, starting from first experimental assessment tests, to the implementation in a real, production-type engine control unit will be shown. Chapter 3 focus is on misfire detection. Putting emphasis on the low frequency domain of the engine sound spectrum, features related to each combustion cycle of each cylinder can be identified and isolated. An innovative approach to misfire detection, which presents the advantage of not being affected by the road and driveline conditions is introduced. A preliminary study of air path leak detection techniques based on acoustic emissions analysis has been developed, and the first experimental results are shown in chapter 4. Finally, in chapter 5, an innovative detection methodology, based on engine vibration analysis, that can provide useful information about combustion phase is reported.

Sviluppo di un sensore elettrochimico modificato per la determinazione quantitativa di ammoniaca in fase gassosa

Oggigiorno, a causa dell’aumento delle emissioni gassose di ammoniaca, occorre far fronte alla necessità di salvaguardare l’ambiente e la salute degli esseri viventi. A tale scopo, stanno acquisendo sempre più interesse dispositivi portatili che forniscano quantificazioni accurate. Grazie alle interessanti prestazioni esibite dai transistor elettrochimici organici (OECTs) a base di PEDOT:PSS, per la quantificazione di analiti in ambiente acquoso, nasce l’idea di realizzare un sensore elettrochimico ad essi ispirato e in grado di effettuare determinazioni in fase gas. Si vuole realizzare una tipologia di sensore a due terminali che unisca l’elettronica di lettura semplificata, l’amplificazione del segnale e il basso apporto di energia necessario garantito dagli OECTs, ad una geometria adeguata anche per applicazioni non convenzionali. Tale dispositivo viene modificato tramite elettrodeposizione di particelle di IrO2 per rendere il canale polimerico sensibile alle variazioni di pH e sottoposto a dip coating in un idrogel semi-solido per garantire la presenza di un’interfaccia efficace tra il materiale sensibile e l’aria circostante in cui si vuole quantificare ammoniaca. Questo lavoro di tesi ha comportato una prima fase di progettazione del sensore, dove vengono valutati i parametri di deposizione e caratterizzazione delle particelle sintetizzate e del materiale composito finale, la corretta formulazione del substrato gel per un’interfaccia solido-gas efficace ed una seconda, dove l’attenzione è invece volta all’ottimizzazione della risposta elettrochimica e delle prestazioni del sensore, con particolare riguardo verso ripetibilità, riproducibilità delle misure, tempo di risposta e limite di rivelabilità. Al termine del lavoro si raggiunge l’ottimizzazione di un sensore elettrochimico a due terminali per la quantificazione di ammoniaca gassosa che, grazie alla sua geometria, si presta anche ad applicazioni wearable nel campo dei materiali intelligenti.

Caratterizzazione e studio delle proprietà fisico-meccaniche di due prodotti da forno a confronto: tortillas e piadine

Durante lo studio riportato in questo elaborato finale sono state valutate le informazioni disponibili in letteratura relative alla caratterizzazione fisico-chimica e alle proprietà fisico-meccaniche di due prodotti da forno a confronto: tortillas e piadine. Per quanto riguarda le tortillas, sono state esaminate le informazioni relative alle proprietà fisico-meccaniche di tortillas attraverso diverse tecniche di arrotolabilità (soggettiva ed oggettiva) e di estensibilità. La misurazione oggettiva della arrotolabilità è stata condotta utilizzando un TA.XT2 Texture Analyzer equipaggiato di un dispositivo di arrotolamento personalizzato. L'apparecchiatura è composta da un tassello cilindrico in acrilico (Ø 1,9 cm) e da una catena metallica che collega il tassello del cilindro al braccio dell'analizzatore di texture (3.5). Per quanto riguarda le piadine, è stato riportato uno studio sulle caratteristiche chimico-fisiche, condotto su 12 piadine , in ci sono stai esaminati parametri quali Il pH, il contenuto di umidità, l'attività dell’acqua, Il test di estensibilità e il test di flessione a tre punti al fine di valutare le proprietà fisico-chimiche e meccaniche oggettive dei campioni . Le analisi fisico-chimiche hanno dimostrato valori costanti durante i primi 30 giorni di conservazione mentre la arrotolabilità soggettiva è risultata significativamente influenzata dal tempo di conservazione con punteggi ridotti osservati durante la conservazione . Infine, è stato fatto uno studio comparativo tra piadina e tortillas anche in relazione alle farcire e le caratteristiche strutturali relative. In conclusione si può affermare che potranno essere utilizzate le procedure di valutazione delle caratteristiche delle tortillas, maggiormente presenti nella letteratura internazionale, per lo studio delle proprietà fisico-meccaniche delle piadine anche al fine di creare prodotti innovativi a base del popolare prodotto da forno della Romagna.

Studio di fattibilità di un sensore autoalimentato per misure di corrente nelle reti filoviarie

Negli ultimi anni vi è stato un aumento della sensibilità in merito alle tematiche ambientali e questo ha riguardato anche il settore della mobilità, spingendo sempre più verso l’elettrificazione dei trasporti. Una delle possibilità per elettrificare i trasporti sono le reti filoviarie. Di quelle già esistenti, però, la maggior parte è stata realizzata nel secolo scorso. Inoltre, non vengono effettuate misure per valutare quale sia lo stato del carico sulla rete. In questa tesi si è valutata la fattibilità di realizzazione di un sensore non intrusivo per la misura delle correnti sulle filovie di reti esistenti, al fine di poter ottenere i dati relativi ai flussi di potenza e permettere quindi, in futuro, una migliore gestione della rete. Per effettuare la misura di corrente in modo non invasivo si è pensato di utilizzare un sensore di campo magnetico stazionario. Per valutare l’intensità del campo magnetico, al fine di scegliere il sensore che si confacesse alle caratteristiche dell’applicazione, si è proceduto a sviluppare diversi modelli per rappresentare i conduttori della filovia. Da queste simulazioni è stato inoltre possibile valutare quale fosse la posizione più idonea al collocamento del sensore. Per l’alimentazione del sensore, si sono valutate più possibilità che permettessero di non ricorrere ad un cablaggio ausiliario, tra cui l’utilizzo di un pannello fotovoltaico eventualmente accoppiato ad una batteria. Per la trasmissione dei dati, sono stati valutati più protocolli e dispositivi di comunicazione per trovare quello che meglio combinasse le necessità di trasmissione su distanze medio-lunghe e la necessità di minimizzare i consumi energetici. Infine, sono state effettuate prove sperimentali per validare l'affidabilità delle misure, ovvero verificare che fosse realmente possibile stimare il valore delle correnti nei conduttori della filovia partendo da una misura di campo magnetico, e se i consumi energetici stimati fossero in linea con quelli reali.