Describing orbitopes by linear inequalities and projection based tools

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2011

role of features and aspects in software development

Feature-Oriented Programming, Aspect-Oriented Programming, Software Product Lines, Stepwise Development

Automatisierung einer Brauchwasser- Druckerhöhungsstation

Für eine Brauchwasserdruckerhöhungsstation soll ein Konzept für die Steuerungstechnik entwickelt werden, das folgende Anforderungen umfasst: Steuerungs- und regelungstechnische Lösung für die Befüllung der Vorratsbehälter, Steuerungs- und regelungstechnische Lösung für die Druckregelung in den Druckkesseln, Auswahl geeigneter Sensoren zur Füllstandmessung in den Vorratsbehältern, Auswahl geeigneter Sensoren zur Druckerfassung in den Druckkesseln, Konzept zur Füllstandermittlung in den Druckkesseln, Konzept zur Anlagensteuerung mit Bedienebenen und Störmeldesystem, Erstellung eines Datenmodells, Auswahl einer geeigneten Steuerung, Auswahl eines geeigneten Visualisierungspanels und dessen Programmierung, Unterstützung bei der Auswahl der elektronischen Bauteile und der Schaltschrankprojektierung, Zeichnungserstellung und Verdrahtung, Projektmanagement und Kundenkontakt.

Entwicklung der Nachrüstlösung einer Brandmeldeanlage zur Anbindung und Visualisierung an das KNX System

Diese Arbeit beschreibt die Nachrüstlösung einer Brandmeldeanlage der Firma Notifier zur Anbindung und Visualisierung an das KNX System. Die Anbindung soll ermöglichen, dass Informationen der Brandmeldeanlage in Form von Feuer- und Statusmeldungen an dem KNX-Bus übertragen und visualisiert werden können. Die positiven Effekte, die daraus resultieren, sind zum einen die mögliche Verknüpfung mit anderen Teilnehmern im KNX-System und zum anderen die daraus resultierende Möglichkeit, alle vorhandenen Systeme in einem Gebäude visualisiert darstellen zu können. Nach der Recherche, zu dem von dem Systemen verwendeten Schnittstellen und Kommunikationsmöglichkeiten, wurde die Auswahl der benötigten Bauteile getroffen, um die Anbindung der beiden Systeme zu ermöglichen. Die daraus resultierende Verwendung eines Mikrocontrollers erforderte die Entwicklung und Programmierung dessen Software. Anschließend war es möglich durch hardware- und softwaretechnischen Lösungen eine Anbindung der beiden Systeme zu ermöglichen und das daraus gesteckte Ziel, eine Visualisierung durch Verwendung spezieller Software des KNX, zu erreichen.

Aufbau eines Hochspannungs-Isolations-Prüfplatzes

In der Arbeit wird ein Hochspannungs-Isolations-Prüfplatz entwickelt. Dieser dient zum Testen von Isolationsstrukturen in speziellen Proben bei der Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co. Der Prüfplatz muss programmierbar sein, vorhandenes Equipment soll nach Möglichkeit genutzt werden. Um eine geeignete Lösung zu finden, werden in Vorversuchen die möglichen Parameter ermittelt und gegebenenfalls eingeschränkt. Die Betrachtung der Themenschwerpunkte Digitalisierung, Strommessung, Spannungsmessung, Steuerung der Prüfspannung sowie Software führen zu Auswahl und Aufbau/Programmierung der einzelnen Komponenten. Des Weiteren wird die Sicherheit beim Umgang mit dem Prüfaufbau, besonders hinsichtlich der verwendeten Hochspannung, erörtert. Als Ergebnis wird der Prüfplatz mit einem Hochspannungsnetzteil aufgebaut, welches über eine USB-Datenbox mit der Software auf einem PC gesteuert wird. Die Ausgabe von Strom und Spannung des Netzteils wird aufgezeichnet. Ein USB-Oszilloskop zeichnet mittels eines Hochspannungstastkopfs die Spannung und mittels einer Stromzange den Strom auf. Mit dieser Strommessung wird ein elektrischer Durchschlag detektiert und an die Software gemeldet. Die Eignung des gewählten Equipments wird nachgewiesen.

Robuste Implementierung von Vektoroperationen

Das Thema „Robuste Implementierung numerischer Vektoroperationen“ ist Gegenstand dieser Bachelorarbeit. Um numerische Vektoroperationen robust implementieren zu können, muss man einen Code schreiben. Darin sollten nicht nur die Fehler der Vektoroperationen getestet, sondern auch eine Begrenzung der eingegebenen und ausgegebenen Werte entworfen werden. Die erste Aufgabe ist der Entwurf der Vor- und Nachbedingung in der Programmierumgebung Spark. SPARK ist eine formal definierte Computerprogrammiersprache basierend auf der Ada Programmiersprache. Sie ist eine Softwareentwicklungstechnologie, die mit hoher Zuverlässigkeit konzipiert wurde. Allgemein gesagt, die Aufgaben in dieser Arbeit sind folgendermaßen: 1. Entwurf und Programmierung der Vor- und Nachbedingung im Spark2. Entwurf und Programmierung der Testprogramm für alle Vor- und Nachbedingungen. Als Lösungskonzept soll in der Aufgabe eine Bibliothek über den Test der numerischen Vektoroperationen entwickelt werden. Zuerst muss man alle Vektoroperationen kennen. Der nächste Schritt ist die Analysierung der potenziellen Fehler bei den Vektoroperationen. Hier ist eine mathematische Analyse sehr wichtig. Mit Hilfe der mathematischen Grundlagen kann der Plan für den Entwurf der Vor- und Nachbedingung umgesetzt werden. Danach erfolgt der Entwurf der Hilfsfunktionen für die Vor- und Nachbedingung. Mit Hilfe der Verwendung der Hilfsfunktion in der Spezifikationsdatei können Fehler vermieden werden und die Codes bleiben sauber. Am Ende erfolgt die Programmierung aller Vor- und Nachbedingungen für alle Vektoroperationen.

Optimal designs for the prediction in hierarchical random coefficient regression models

Magdeburg, Univ., Fak. für Mathematik, Diss., 2015

Konzepterstellung, Realisierung und Verifizierung eines Messplatzes zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf Hochfrequenzkomponenten

Alle Komponenten der Hochfrequenztechnik sind bei jedem Anwendungszweck unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Um einzelne Bauteile oder verschiedene Baugruppen auf ihr Verhalten unter verschiedenen Umweltbedingungen zu untersuchen und um eine stabile Funktionsweise bei diesen zu gewährleisten, wurde ein Messplatz konzipiert, entwickelt und verifiziert. Zur Ansteuerung wurde Labview als Programmierumgebung verwendet. In dieser Arbeit wird nachfolgend auf die Grundlagen dieser Thematik, die verwendeten Geräte mit dazugehörigem Aufbau und die Programmierung in Labview erläutert. Abschließend wird auf die verschiedenen Verifizierungsmessungen eingegangen. Bei diesen wurde ein Verstärker mithilfe eines vektoriellen Netzwerkanalysators auf seine Charakteristiken bei verschiedenen Temperaturen untersucht und mit den Kennwerten des Herstellers verglichen.

Entwicklung einer benutzerfreundlichen Software zur Berechnung von Rundfunk-Sendeantennen

Die Abteilung Sendertechnik des Norddeutschen Rundfunks betreibt die Sender zur Versorgung der Rundfunknutzer und befasst sich unter anderem mit der Planung und Optimierung von Sendeantennen. Das Ziel dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung einer Software, mit der Horizontaldiagramme von Antennen erstellt, angepasst und dokumentiert werden können. Dafür wurde eine vorhandene LabVIEW-Software in ihren Grundzügen übernommen, in eine neue, in Java entwickelte Programmumgebung übertragen und dort erweitert und optimiert. Die Arbeit dokumentiert die Grundlagen der Sendeantennenplanung und die programmiertechnischen Entwicklungsschritte bis hin zur fertiggestellten und funktionsfähigen Software. Im Speziellen geht sie dabei auf die Berechnung von Antennensystemen, die Erstellung von Horizontaldiagrammen sowie die objektorientierte Programmierung und die Erstellung von grafischen Benutzeroberflächen ein. Dabei werden die einzelnen Entwicklungsschritte dokumentiert und erläutert sowie die Validierung der Software beschrieben.

Informe sobre l’estada de recerca a la Universitat d’Edimburg; agost, octubre – desembre 2006

Estudi realitzat a partir d’una estada al laboratori del Dr. Maurizio Mencuccini a la School of GeoSciences de la University of Edinburgh, entre els mesos d’agost i desembre del 2006. El treball realitzat s’ha centrat en tres projectes. Primerament, s’ha desenvolupat un sensor per mesurar el flux de saba al xilema i al floema, basat en la utilització de polsos de calor per tal d’estimar la velocitat del flux de massa en un medi porós. A diferència del mètode que es fa servir normalment per estimar el flux al xilema, s’ha aconseguit un nou mètode que assoleix l’escalfament fent servir un làser, la qual cosa fa que el mètode sigui no intrusiu. Per altra banda, s’ha estudiat la variabilitat de l’anatomia del floema en funció de l’edat de l’arbre en poblacions de tres espècies diferents (Pinus sylvestris, Fraxinus excelsior i Acer pseudoplatanus). L’objectiu de l’estudi és veure si l’edat/mida dels arbres afecta la mida dels elements conductors al floema, la superfície de floema funcional, o la relació entre superfície de floema funcional i superfície de fulles. Finalment, s’ha estudiat l’intercanvi de gasos a nivell de branca en funció de l’edat de l’arbre i la posició a la capçada en un bosc de Pinus sylvestris.

Determinació de la ubicació estructural dels ions Yb3+ i Nb3+ en Yb:RTP, Nb:RTP i (Nb,Yb):RTP

Estudi elaborat a partir d’una estada al Stony Brook University al juliol del 2006. El RbTiOPO4 (RTP) monocristal•lí és un material d' òptica no lineal molt rellevant i utilitzat en la tecnologia làser actual, químicament molt estable i amb unes propietats físiques molt destacades, entre elles destaquen els alts coeficients electro-òptics i l'alt llindar de dany òptic que presenta. En els últims anys s’està utilitzant tecnològicament en aplicacions d'òptica no lineal en general i electro-òptiques en particular. En alguns casos ja ha substituït, millorant prestacions, a materials tals com el KTP o el LNB(1). Dopant RTP amb ions lantànids (Ln3+) (2-4), el material es converteix en un material làser auto-doblador de freqüència, combinant les seves propietats no lineals amb les de matriu làser. El RTP genera radiació de segon harmònic (SHG) a partir d’un feix fonamental amb longituds d’ona inferiors a 990 nm, que és el límit que presenta el KTP.La determinació de la ubicació estructural i l’estudi de l'entorn local del ions actius làser és de fonamental importància per a la correcta interpretació de les propietats espectroscòpiques d’aquest material. Mesures de difracció de neutrons sobre mostra de pols cristal•lí mostren que els ions Nb5+ i Ln3+ només substitueixin posicions de Ti4+ (8-9). Estudis molt recents d'EPR (electron paramagnetic resonance) semblen indicar que quan la concentració d'ió Ln3+ es baixa, aquest ió presenta la tendència a substituir l'ió alcalí present a l'estructura (10).Després dels resultats obtinguts en el present treball a partir de la tècnica EXAFS a la instal•lació sincrotò del Brookhaven National Laboratory/State University of New York (Stony Brook) es pot concloure definitivament que els ions Nb s’ubiquen en la posició Ti (1) i que els ions Yb3+ es distribueixen paritariament en les dues posicions del Ti (1 i 2). Aquests resultats aporten una valuosa informació per a la correcta interpretació dels espectres, tant d’absorció com d’emissió, del material i per la avaluació dels paràmetres del seu comportament durant l'acció làser.

Empleo de óptica adaptativa y fluorescencia en un oftalmoscopio laser de barrido para el registro de células

Estudio elaborado a partir de una estancia en la Universidad de Rochester, Estados Unidos, de octubre del 2006 a enero del 2007. La estancia realizada en la Universidad de Rochester estuvo orientada al aprendizaje en profundidad del oftalmoscopio láser de barrido. El oftalmoscopio láser de barrido emplea una técnica confocal con la finalidad de visualizar diferentes estructuras retinianas en seres vivos. El instrumento diseñado y desarrollado en el Centro de Ciencias de la Visión incorpora un sistema de óptica adaptativa y fluorescencia. La óptica adaptativa aplicada en este oftalmoscopio tiene como objetivo corregir las aberraciones existentes en el ojo y así permitir observar detalles de la retina que de otra forma se verían emborronados. De esta forma se consigue alcanzar valores de resolución muy cercanos a los impuestos por difracción. Por otro lado el uso de fluorescencia tiene por objetivo el permitir la visualización de células y estructuras que, de no ser teñidas, son transparentes a la luz y visible. Esta técnica se ha estado utilizando principalmente en primates y ratas, aunque actualmente también se están llevando a cabo medidas de células de epitelio pigmentario en seres humanos ya que el pigmento contenido en estas células permite la aplicación de la fluorescencia sin necesidad de utilizar tinción.

onductivitat tèrmica i índex de refracció no lineal dels compostos KRE(WO4)2 (RE=Gd,Y, Yb and Lu)

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy entre setembre i desembre 2007. Els materials monocristal•lins tungstats dobles de potassi i terra rara, KRE(WO4)2, a partir d'ara KREW, són en l'actualitat un material competitiu com a material actiu per sistemes de làser d'estat sòlid. Aquests materials monoclínics són fàcils de dopar amb altres densitats de ions lantànid, Ln3+, i a més presenten unes seccions eficaces d'absorció i d'emissió, molt elevades. Dins d’aquesta família, destaca el KLuW; degut als seus millors resultats com a material làser. Durant aquesta estada d’un mes al laboratori Max Born de Berlin, s’han realitzat les mesures de conductivitat tèrmica d’aquest material, per tal de obtenir el seu tensor de segon ordre de conductivitat tèrmica. El bombeig òptic dels materials làser d’estat sòlid genera calor com a resultat de la termalització en els multiplets, de les relaxacions no-radiatives i de les absorcions residuals (defectes, impureses). Per tant, el coneixement de les propietats tèrmiques de qualsevol material actiu és essencial pel disseny de la cavitat làser i l’avaluació de la funció làser, especialment en règims d’altes potències(...)

Dinàmica de sistemes mesoscòpics amb correlacions quàntiques mitjançant la formulació de de Broglie-Bohm

Per a determinar la dinàmica espai-temporal completa d’un sistema quàntic tridimensional de N partícules cal integrar l’equació d’Schrödinger en 3N dimensions. La capacitat dels ordinadors actuals permet fer-ho com a molt en 3 dimensions. Amb l’objectiu de disminuir el temps de càlcul necessari per a integrar l’equació d’Schrödinger multidimensional, es realitzen usualment una sèrie d’aproximacions, com l’aproximació de Born–Oppenheimer o la de camp mig. En general, el preu que es paga en realitzar aquestes aproximacions és la pèrdua de les correlacions quàntiques (o entrellaçament). Per tant, és necessari desenvolupar mètodes numèrics que permetin integrar i estudiar la dinàmica de sistemes mesoscòpics (sistemes d’entre tres i unes deu partícules) i en els que es tinguin en compte, encara que sigui de forma aproximada, les correlacions quàntiques entre partícules. Recentment, en el context de la propagació d’electrons per efecte túnel en materials semiconductors, X. Oriols ha desenvolupat un nou mètode [Phys. Rev. Lett. 98, 066803 (2007)] per al tractament de les correlacions quàntiques en sistemes mesoscòpics. Aquesta nova proposta es fonamenta en la formulació de la mecànica quàntica de de Broglie– Bohm. Així, volem fer notar que l’enfoc del problema que realitza X. Oriols i que pretenem aquí seguir no es realitza a fi de comptar amb una eina interpretativa, sinó per a obtenir una eina de càlcul numèric amb la que integrar de manera més eficient l’equació d’Schrödinger corresponent a sistemes quàntics de poques partícules. En el marc del present projecte de tesi doctoral es pretén estendre els algorismes desenvolupats per X. Oriols a sistemes quàntics constituïts tant per fermions com per bosons, i aplicar aquests algorismes a diferents sistemes quàntics mesoscòpics on les correlacions quàntiques juguen un paper important. De forma específica, els problemes a estudiar són els següents: (i) Fotoionització de l’àtom d’heli i de l’àtom de liti mitjançant un làser intens. (ii) Estudi de la relació entre la formulació de X. Oriols amb la aproximació de Born–Oppenheimer. (iii) Estudi de les correlacions quàntiques en sistemes bi- i tripartits en l’espai de configuració de les partícules mitjançant la formulació de de Broglie–Bohm.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.