Habitat mapping effort at the Olympic Coast National Marine Sanctuary – Current status and future needs

With elevating interest to establish conservation efforts for groundfish stocks and continued scrutiny over the value of marine protected areas along the west coast, the importance of enhancing our knowledge of seabed characteristics through mapping activities is becoming increasingly more important, especially in a timely manner. Shortly after the inception of the Seabed Mapping Initiative instituted with the US Geological Survey (USGS), the National Marine Sanctuary Program (NMSP) assembled a panel of habitat mapping experts. They determined that the status of existing data sets and future data acquisition needs varied widely among the individual sanctuaries and that more detailed site assessments were needed to better prioritize mapping efforts and outline an overall joint strategy. To assist with that specific effort and provide pertinent information for the Olympic Coast National Marine Sanctuary’s (OCNMS) Management Plan Review, this report summarizes the mapping efforts that have taken place at the site to date; calculates a timeframe for completion of baseline mapping efforts when operating under current data acquisition limitations; describes an optimized survey strategy to dramatically reduce the required time to complete baseline surveying; and provides estimates for the needed vessel sea-days (DAS) to accomplish baseline survey completion within a 2, 5 and 10 year timeframe. (PDF contains 38 pages.)

Permutationally invariant state reconstruction

Feasible tomography schemes for large particle numbers must possess, besides an appropriate data acquisition protocol, an efficient way to reconstruct the density operator from the observed finite data set. Since state reconstruction typically requires the solution of a nonlinear large-scale optimization problem, this is a major challenge in the design of scalable tomography schemes. Here we present an efficient state reconstruction scheme for permutationally invariant quantum state tomography. It works for all common state-of-the-art reconstruction principles, including, in particular, maximum likelihood and least squares methods, which are the preferred choices in today's experiments. This high efficiency is achieved by greatly reducing the dimensionality of the problem employing a particular representation of permutationally invariant states known from spin coupling combined with convex optimization, which has clear advantages regarding speed, control and accuracy in comparison to commonly employed numerical routines. First prototype implementations easily allow reconstruction of a state of 20 qubits in a few minutes on a standard computer

FORTH for NOAA/MLML Instruments

This report describes FORTH software written for several instruments used in the NASA-sponsored project to design and build Marine Optical Buoy System (MOBS) and in the NOAA-sponsored project "EOS MODIS Execution: Oceanographic Profiling, Data Acquisition and Management for the Marine Optical Buoy System·'. In the NOAA project MLML and NOAA personnel will participate in quarterly cruises at the MOBS Hawaiian site to validate performance of SeaWiFS and will participate in several extended "process" cruises to provide wide geographic surface truthing investigations similar to those lead by Dennis Clark (NOAA) following the "launch of CZCS in 1979. In the NASA project we are designing and building MOBS, a high resolution spectroradiometer that will operate autonomously in a buoy moored west of Lanai in the Hawaiian Islands. That instrument, the "Marine Optical System" (MOS), will transmit by cellular phone in near real time observations of upwelled radiance and downwelled irradiance from three depths. [PDF contains 90 pages]

Developing A Microfluidic-Based System To Quantify Cell Capture Efficiency

Micro-fabrication technology has substantial potential for identifying molecular markers expressed on the surfaces of tissue cells and viruses. It has been found in several conceptual prototypes that cells with such markers are able to be captured by their antibodies immobilized on microchannel substrates and unbound cells are flushed out by a driven flow. The feasibility and reliability of such a microfluidic-based assay, however, remains to be further tested. In the current work, we developed a microfluidic-based system consisting of a microfluidic chip, an image grabbing unit, data acquisition and analysis software, as well as a supporting base. Specific binding of CD59-expressed or BSA-coupled human red blood cells (RBCs) to anti-CD59 or anti-BSA antibody-immobilized chip surfaces was quantified by capture efficiency and by the fraction of bound cells. Impacts of respective flow rate, cell concentration, antibody concentration and site density were tested systematically. The measured data indicated that the assay was robust. The robustness was further confirmed by capture efficiencies measured from an independent ELISA-based cell binding assay. These results demonstrated that the system developed provided a new platform to effectively quantify cellular surface markers effectively, which promoted the potential applications in both biological studies and clinical diagnoses.

机动车检测系统中多功能数据采集器的设计

机动车检测的远程化、网络化是机动车检测技术的发展方向.方案对传统的Science-BCJ型机动车检测系统进行改造,设计了一种基于嵌入式TCP/IP的远程数据采集和控制系统,使机动车检测系统实现了远程检测和控制.系统包括硬件设计,软件编程,以及系统调试.解决了数据采集,外部设备调度,TCP数据包超时重传及定时保活,网卡参数配置,硬件看门狗等一系列问题.经过几个月的软硬件测试表明:新的检测系统设计合理、稳定可靠.

Experimental and finite element studies of a large arch dam

Forced vibration field tests and finite element studies have been conducted on Morrow Point (arch) Dam in order to investigate dynamic dam-water interaction and water compressibility. Design of the data acquisition system incorporates several special features to retrieve both amplitude and phase of the response in a low signal to noise environment. These features contributed to the success of the experimental program which, for the first time, produced field evidence of water compressibility; this effect seems to play a significant role only in the symmetric response of Morrow Point Dam in the frequency range examined. In the accompanying analysis, frequency response curves for measured accelerations and water pressures as well as their resonating shapes are compared to predictions from the current state-of-the-art finite element model for which water compressibility is both included and neglected. Calibration of the numerical model employs the antisymmetric response data since they are only slightly affected by water compressibility, and, after calibration, good agreement to the data is obtained whether or not water compressibility is included. In the effort to reproduce the symmetric response data, on which water compressibility has a significant influence, the calibrated model shows better correlation when water compressibility is included, but the agreement is still inadequate. Similar results occur using data obtained previously by others at a low water level. A successful isolation of the fundamental water resonance from the experimental data shows significantly different features from those of the numerical water model, indicating possible inaccuracy in the assumed geometry and/or boundary conditions for the reservoir. However, the investigation does suggest possible directions in which the numerical model can be improved.

Diseño y evaluación de un sistema de medida de aceleración en el elemento terminal de un manipulador de cinemática paralela

[ES]Este proyecto tiene como objetivo desarrollar una línea de investigación de opciones de sensorización de un mecanismo mediante acelerómetros. Se construirá para ello un sistema de adquisición y tratamiento de señales destinado a la sensorización de un mecanismo de cinemática paralela en base a los conocimientos adquiridos durante el curso. Se trabajará además con otros alumnos para llevar a cabo el diseño y montaje de un robot prototipo de cinemática paralela de dos grados de libertad sobre el que se experimentará y llevará a cabo el proyecto. Se plantean de este modo dos líneas de trabajo que se desarrollarán en este proyecto: Elaboración de un sistema de adquisición y tratamiento de señales adaptable a distintos sensores. Utilización de señales de múltiples acelerómetros para conocer en primer lugar aceleración, y de ser posible, posición de puntos de interés del mecanismo.

A computer-aided investigation of motion detection units in the fly

This work deals with two related areas: processing of visual information in the central nervous system, and the application of computer systems to research in neurophysiology.

Certain classes of interneurons in the brain and optic lobes of the blowfly Calliphora phaenicia were previously shown to be sensitive to the direction of motion of visual stimuli. These units were identified by visual field, preferred direction of motion, and anatomical location from which recorded. The present work is addressed to the questions: (1) is there interaction between pairs of these units, and (2) if such relationships can be found, what is their nature. To answer these questions, it is essential to record from two or more units simultaneously, and to use more than a single recording electrode if recording points are to be chosen independently. Accordingly, such techniques were developed and are described.

One must also have practical, convenient means for analyzing the large volumes of data so obtained. It is shown that use of an appropriately designed computer system is a profitable approach to this problem. Both hardware and software requirements for a suitable system are discussed and an approach to computer-aided data analysis developed. A description is given of members of a collection of application programs developed for analysis of neuro-physiological data and operated in the environment of and with support from an appropriate computer system. In particular, techniques developed for classification of multiple units recorded on the same electrode are illustrated as are methods for convenient graphical manipulation of data via a computer-driven display.

By means of multiple electrode techniques and the computer-aided data acquisition and analysis system, the path followed by one of the motion detection units was traced from open optic lobe through the brain and into the opposite lobe. It is further shown that this unit and its mirror image in the opposite lobe have a mutually inhibitory relationship. This relationship is investigated. The existence of interaction between other pairs of units is also shown. For pairs of units responding to motion in the same direction, the relationship is of an excitatory nature; for those responding to motion in opposed directions, it is inhibitory.

Experience gained from use of the computer system is discussed and a critical review of the current system is given. The most useful features of the system were found to be the fast response, the ability to go from one analysis technique to another rapidly and conveniently, and the interactive nature of the display system. The shortcomings of the system were problems in real-time use and the programming barrier—the fact that building new analysis techniques requires a high degree of programming knowledge and skill. It is concluded that computer system of the kind discussed will play an increasingly important role in studies of the central nervous system.

I. A study of the dynamics of triplet excitons in molecular crystals. II. An investigation of delayed light emission from Chlorella pyrenoidosa

I. PREAMBLE AND SCOPE

Brief introductory remarks, together with a definition of the scope of the material discussed in the thesis, are given.

II. A STUDY OF THE DYNAMICS OF TRIPLET EXCITONS IN MOLECULAR CRYSTALS

Phosphorescence spectra of pure crystalline naphthalene at room temperature and at 77˚ K are presented. The lifetime of the lowest triplet ³B_1u state of the crystal is determined from measurements of the time-dependence of the phosphorescence decay after termination of the excitation light. The fact that this lifetime is considerably shorter in the pure crystal at room temperature than in isotopic mixed crystals at 4.2˚ K is discussed, with special importance being attached to the mobility of triplet excitons in the pure crystal.

Excitation spectra of the delayed fluorescence and phosphorescence from crystalline naphthalene and anthracene are also presented. The equation governing the time- and spatial-dependence of the triplet exciton concentration in the crystal is discussed, along with several approximate equations obtained from the general equation under certain simplifying assumptions. The influence of triplet exciton diffusion on the observed excitation spectra and the possibility of using the latter to investigate the former is also considered. Calculations of the delayed fluorescence and phosphorescence excitation spectra of crystalline naphthalene are described.

A search for absorption of additional light quanta by triplet excitons in naphthalene and anthracene crystals failed to produce any evidence for the phenomenon. This apparent absence of triplet-triplet absorption in pure crystals is attributed to a low steady-state triplet concentration, due to processes like triplet-triplet annihilation, resulting in an absorption too weak to be detected with the apparatus used in the experiments. A comparison of triplet-triplet absorption by naphthalene in a glass at 77˚ K with that by naphthalene-h₈ in naphthalene-d₈ at 4.2˚ K is given. A broad absorption in the isotopic mixed crystal triplet-triplet spectrum has been tentatively interpreted in terms of coupling between the guest ³B_1u state and the conduction band and charge-transfer states of the host crystal.

III. AN INVESTIGATION OF DELAYED LIGHT EMISSION FROM Chlorella Pyrenoidosa

An apparatus capable of measuring emission lifetimes in the range 5 X 10^-9 sec to 6 X 10^-3 sec is described in detail. A cw argon ion laser beam, interrupted periodically by means of an electro-optic shutter, serves as the excitation source. Rapid sampling techniques coupled with signal averaging and digital data acquisition comprise the sensitive detection and readout portion of the apparatus. The capabilities of the equipment are adequately demonstrated by the results of a determination of the fluorescence lifetime of 5, 6, 11, 12-tetraphenyl-naphthacene in benzene solution at room temperature. Details of numerical methods used in the final data reduction are also described.

The results of preliminary measurements of delayed light emission from Chlorella Pyrenoidosa in the range 10^-3 sec to 1 sec are presented. Effects on the emission of an inhibitor and of variations in the excitation light intensity have been investigated. Kinetic analysis of the emission decay curves obtained under these various experimental conditions indicate that in the millisecond-to-second time interval the decay is adequately described by the sum of two first-order decay processes. The values of the time constants of these processes appear to be sensitive both to added inhibitor and to excitation light intensity.

Variabilidade espacial e temporal da distribuição do material particulado em suspensão nas proximidades do canal de navegação da baía de Sepetiba (RJ)

Este estudo teve como objetivo principal caracterizar os padrões de distribuição do material particulado em suspensão ao longo da baía de Sepetiba, associando as variabilidades espaciais e temporais com ciclos de maré. Além disso, o estudo também avalia a utilização de equipamentos acústicos como ferramentas à estimativa das concentrações de material particulado em suspensão. A aquisição de dados foi realizada num total de sete campanhas realizadas entre novembro de 2010 e dezembro de 2011. Sete estações foram posicionadas nas proximidades do canal principal de acesso à baía, ao longo de um transecto que se estende do seu interior até sua desembocadura. As sete campanhas amostrais se distribuem em duas séries longas, de 13 e 25 horas, de aquisição em um ponto fixo, e cinco amostragens ao longo das estações. A aquisição de dados envolve: coleta de amostras de água, utilizadas nas estimativas das concentrações de material particulado; coleta de sedimentos de fundo para caracterização granulométrica das estações amostradas; perfis de parâmetros físico-químicos; dados de correntômetria adquiridos junto ao fundo. O processamento das amostras de água e sedimentos foi realizado no laboratório de Geologia Marinha da Faculdade de Oceanografia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro. As concentrações de material particulado em suspensão foram utilizadas na calibração de sensores acústicos e óticos, permitindo uma avaliação espaço-temporal mais detalhada dos padrões de distribuição junto ao fundo e ao longo da coluna dágua. Os dados observados permitiram identificar que as maiores concentrações de material particulado em suspensão ocorrem em condições de maré enchente, e estão associadas à assimetria de maré. A baía pode ser dividida em dois setores: um na porção mais interna, onde se observou maior influência do aporte fluvial, onde as concentrações de material particulado em suspensão respondem à propagação da pluma do canal de São Francisco; e outro que se estende da porção central até sua desembocadura, onde predomina o domínio marinho, com influência de eventos oriundos da plataforma continental. Também pode ser identificada a influência do fenômeno La Niña, que provavelmente foi responsável por: altas salinidades encontradas no interior da baía e ocorrência da Água Central do Atlântico Sul à baixas profundidades. Quanto à utilização de equipamentos acústicos nas estimativas das concentrações de material particulado, os dados se demonstraram ricos em detalhes, que permitiram avaliar o comportamento do material particulado junto ao fundo frente a diferentes condições de maré, turbulência e incidência de oscilações.

Implementación de un sistema de adquisición de datos analógico para la medida experimental de la posición y aceleración.

[ES]El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un sistema de adquisición y tratamiento de señales analógicas para la medida experimental de la posición y aceleración. Por un lado, la adquisición de señales se llevará a cabo mediante una placa electrónica programable llamada “Arduino”. Por otro lado, haciendo uso de la plataforma LabVIEW, se creará un programa para analizar dichas señales. Se medirán señales analógicas provenientes de diferentes sensores (inclinómetros y acelerómetros).

Análise da produção de dijatos de difração simples no experimento CMS/LHC

O escopo desse trabalho é a observação de dijatos de difração simples em colisões pp com ps = 7 TeV, durante os primeiros períodos de aquisição de dados do experimento CMS/LHC. A técnica utilizada foi a medida da multiplicidade no calorímetro HF. Os dados foram analisados para diferentes períodos de aquisição de dados do ano de 2010, com ∫ Ldt ~_ 3,2 pb-1. Comparamos os dados observados com o Monte Carlo simulado com efeito de empilhamento e sem esse efeito.

Metodologia de projeto de turbinas eólicas de pequeno porte.

O potencial eólico do Brasil, de vento firme e com viabilidade econômica de aproveitamento, é de 143 GW. Isso equivale ao dobro de toda a capacidade da geração já instalada no país. No Brasil, a energia eólica tem uma sazonalidade complementar à energia hidrelétrica, porque os períodos de melhor condição de vento coincidem com os de menor capacidade dos reservatórios. O projeto desenvolvido neste trabalho nasceu de uma chamada pública do FINEP, e sob os auspícios do recém criado CEPER. Ao projeto foi incorporado um caráter investigativo, de contribuição científica original, resultando em um produto de tecnologia inovadora para aerogeradores de baixa potência. Dentre os objetivos do projeto, destacamos a avaliação experimental de turbinas eólicas de 5000 W de potência. Mais especificamente, dentro do objetivo geral deste projeto estão incluídas análise estrutural, análise aerodinâmica e análise de viabilidade de novos materiais a serem empregados. Para cada uma das diferentes áreas de conhecimento que compõem o projeto, será adotada a metodologia mais adequada. Para a Análise aerodinâmica foi realizada uma simulação numérica preliminar seguida de ensaios experimentais em túnel de vento. A descrição dos procedimentos adotados é apresentada no Capítulo 3. O Capítulo 4 é dedicado aos testes elétricos. Nesta etapa, foi desenvolvido um banco de testes para obtenção das características específicas das máquinas-base, como curvas de potência, rendimento elétrico, análise e perdas mecânicas e elétricas, e aquecimento. Este capítulo termina com a análise crítica dos valores obtidos. Foram realizados testes de campo de todo o conjunto montado. Atualmente, o aerogerador de 5kW encontra-se em operação, instrumentado e equipado com sistema de aquisição de dados para consolidação dos testes de confiabilidade. Os testes de campo estão ocorrendo na cidade de Campos, RJ, e abrangeram as seguintes dimensões de análise; testes de eficiência para determinação da curva de potência, níveis de ruído e atuação de dispositivos de segurança. Os resultados esperados pelo projeto foram atingidos, consolidando o projeto de um aerogerador de 5000W.

Verificação do desempenho do ensaio de adensamento CRS comparado ao SIC.

A presente dissertação objetiva a verificação do desempenho dos ensaios do tipo CRS, com velocidade controlada, quando comparados aos ensaios de adensamento oedométricos convencionais, SIC. O ensaio SIC é executado em vários estágios de carga, cada qual com vinte e quatro horas de duração e razão unitária entre o incremento de tensão e a tensão anterior, requerendo um prazo total de cerca de 10 dias para sua execução. Já o ensaio de adensamento com velocidade controlada, CRS, tem sua duração bastante reduzida, o que levou diversos pesquisadores da área de Geotecnia a concentrarem esforços no estudo de seu desempenho, visando sua utilização mais ampla. Para este estudo foi adquirido equipamento da empresa Hogentogler Inc., designado por GeoStar. Sua instalação, montagem e calibração foram realizadas no Laboratório de Mecânica dos Solos. Foram executados ensaios em corpos de prova obtidos de amostras de caulim, preparadas em laboratório, e também em amostras de solos originários de dois depósitos de diferentes regiões no Estado do Rio de Janeiro: baixada de Jacarepaguá e Itaboraí. A dissertação procurou detalhar a execução dos ensaios, as dificuldades da interpretação das planilhas originadas pelo sistema de aquisição de dados, acoplado ao equipamento GeoStar, as mudanças efetuadas, as ocorrências não previstas, a análise e interpretação dos resultados e a comparação dos parâmetros obtidos com os ensaios SIC e CRS. Procurou-se estudar o efeito da velocidade de deformação, histórico de tensões, qualidade dos corpos de prova, parâmetros do ensaio, facilidade de execução e desempenho. Verificou-se a simplicidade, rapidez e o desempenho satisfatório do ensaio CRS. Sugere-se estender estudos semelhantes a outros locais e, principalmente, a amostras de qualidade superior, na expectativa de confirmar as conclusões detalhadas nesta pesquisa.

Estimativa de espessura do concreto utilizando o método do eco - impacto

Nesta pesquisa utilizou-se um equipamento experimental que utiliza o método do eco-impacto produzido no Laboratório de Ensaios Físicos do Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (UERJ/IPRJ), para estimar a espessuras de placas de concreto através da propagação de ondas de tensão geradas por um impacto. Para determinação dessa espessura, foram investigados vários mecanismos de estruturação do protótipo do equipamento com objetivo de se obter a melhor leitura possível, por meio das literaturas existentes. Entre parâmetros avaliados no estudo, estava o modelo de sensor a ser utilizado, o tipo de impactor, a precisão relacionada à aquisição de dados e o tratamento do mesmo, a distância entre o ponto de impacto e o transdutor (sensor), e o local de teste. Os resultados experimentais concordam com as previsões teóricas e revelam que este método é eficiente para análise de estrutura de concreto. A análise da espessura e resposta em frequência de um novo protótipo desenvolvido e os testes realizados possibilitou um erro médio de espessura real para amostras sem agregados de 0,39% e para as amostras com agregados com de 0,64%. Esses resultados apontam que o equipamento produzido tem potencial e que o mesmo pode ser utilizado para avaliação de estrutura de concreto.