Self-consistent theory of current and voltage noise in multimode ballistic conductors

Electron transport in a self-consistent potential along a ballistic two-terminal conductor has been investigated. We have derived general formulas which describe the nonlinear current-voltage characteristics, differential conductance, and low-frequency current and voltage noise assuming an arbitrary distribution function and correlation properties of injected electrons. The analytical results have been obtained for a wide range of biases: from equilibrium to high values beyond the linear-response regime. The particular case of a three-dimensional Fermi-Dirac injection has been analyzed. We show that the Coulomb correlations are manifested in the negative excess voltage noise, i.e., the voltage fluctuations under high-field transport conditions can be less than in equilibrium.

Quantum suppression of shot noise in field emitters

We have analyzed the shot noise of electron emission under strong applied electric fields within the Landauer-Bttiker scheme. In contrast to the previous studies of vacuum-tube emitters, we show that in new generation electron emitters, scaled down to the nanometer dimensions, shot noise much smaller than the Schottky noise is observable. Carbon nanotube field emitters are among possible candidates to observe the effect of shot-noise suppression caused by quantum partitioning.

Shot-noise spectroscopy of energy resolved ballistic currents

We investigate the shot noise of nonequilibrium carriers injected into a ballistic conductor and interacting via long-range Coulomb forces. Coulomb interactions are shown to act as an energy analyzer of the profile of injected electrons by means of the fluctuations of the potential barrier at the emitter contact. We show that the details in the energy profile can be extracted from shot-noise measurements in the Coulomb interaction regime, but cannot be obtained from time-averaged quantities or shot-noise measurements in the absence of interactions.

Fourier-based registration for robust forward-looking sonar mosaicing in low-visibility underwater environments

Vehicle operations in underwater environments are often compromised by poor visibility conditions. For instance, the perception range of optical devices is heavily constrained in turbid waters, thus complicating navigation and mapping tasks in environments such as harbors, bays, or rivers. A new generation of high-definition forward-looking sonars providing acoustic imagery at high frame rates has recently emerged as a promising alternative for working under these challenging conditions. However, the characteristics of the sonar data introduce difficulties in image registration, a key step in mosaicing and motion estimation applications. In this work, we propose the use of a Fourier-based registration technique capable of handling the low resolution, noise, and artifacts associated with sonar image formation. When compared to a state-of-the art region-based technique, our approach shows superior performance in the alignment of both consecutive and nonconsecutive views as well as higher robustness in featureless environments. The method is used to compute pose constraints between sonar frames that, integrated inside a global alignment framework, enable the rendering of consistent acoustic mosaics with high detail and increased resolution. An extensive experimental section is reported showing results in relevant field applications, such as ship hull inspection and harbor mapping

Acoustic environments in change. Five village soundscapes

Five village soundscapes toim./ed. R. M. Schafer. kirjan liitteinä olevista CD-levyistä kaksi liittyy teokseen Acoustic environments in change ja kaksi teokseen Five village soundscapes. Five villages soundscapes. 1st ed. Vancouver : A.R.C. Publications, cop. 1977.

Modeling and Analysis of Noise and Interconnects for On-Chip Communication Link Design

This thesis considers modeling and analysis of noise and interconnects in onchip communication. Besides transistor count and speed, the capabilities of a modern design are often limited by on-chip communication links. These links typically consist of multiple interconnects that run parallel to each other for long distances between functional or memory blocks. Due to the scaling of technology, the interconnects have considerable electrical parasitics that affect their performance, power dissipation and signal integrity. Furthermore, because of electromagnetic coupling, the interconnects in the link need to be considered as an interacting group instead of as isolated signal paths. There is a need for accurate and computationally effective models in the early stages of the chip design process to assess or optimize issues affecting these interconnects. For this purpose, a set of analytical models is developed for on-chip data links in this thesis. First, a model is proposed for modeling crosstalk and intersymbol interference. The model takes into account the effects of inductance, initial states and bit sequences. Intersymbol interference is shown to affect crosstalk voltage and propagation delay depending on bus throughput and the amount of inductance. Next, a model is proposed for the switching current of a coupled bus. The model is combined with an existing model to evaluate power supply noise. The model is then applied to reduce both functional crosstalk and power supply noise caused by a bus as a trade-off with time. The proposed reduction method is shown to be effective in reducing long-range crosstalk noise. The effects of process variation on encoded signaling are then modeled. In encoded signaling, the input signals to a bus are encoded using additional signaling circuitry. The proposed model includes variation in both the signaling circuitry and in the wires to calculate the total delay variation of a bus. The model is applied to study level-encoded dual-rail and 1-of-4 signaling. In addition to regular voltage-mode and encoded voltage-mode signaling, current-mode signaling is a promising technique for global communication. A model for energy dissipation in RLC current-mode signaling is proposed in the thesis. The energy is derived separately for the driver, wire and receiver termination.

Objective Evaluation of Nasal Dimensions in Children with Acoustic Rhinometry

Aims: This study was carried out to investigate the usefulness of acoustic rhinometry in the evaluation of intranasal dimensions in children. The aim was to define reference values for school children. In addition, the role of the VAS scale in the subjective evaluation of nasal obstruction in children was studied. Materials and methods: Measurements were done with Acoustic Rhinometry A1. The values of special interest were the minimal cross-sectional area (MCA) and the anterior volume of the nose (VOL). The data for reference values included 124 voluntary school children with no permanent nasal symptoms, aged between 7 and 14 years. Data were collected at baseline and after decongestion of the nose; the VAS scale was filled in before measurements. The subjects in the follow-up study (n=74, age between 1 and 12 years) were receiving intranasal spray of insulin or placebo. The nasal symptoms were recorded and acoustic rhinometry was measured at each control visit. Results: In school children, the mean total MCA was 0.752 cm2 (SD 0.165), and the mean total VOL was 4.00 cm3 (SD 0.63) at baseline. After decongestion, a significant increase in the mean TMCA and in the mean TVOL was found. A correlation was found between TMCA and age, and between TVOL and height of a child. There was no difference between boys and girls. A correlation was found between unilateral acoustic values and VAS at baseline, but not after decongestion. No difference wasfound in acoustic values or symptoms between the insulin and placebo group in the follow-up study of two years. Conclusions: Acoustic rhinometry is a suitable objective method to examine intranasal dimensions in children. It is easy to perform and well tolerated. Reference values for children between 7 and 14 years were established.

Identification of acoustic parameters for broiler welfare estimate

Estimates of broiler welfare have subjective character. Nowadays, researchers seek non-invasive features or indicators that may describe this condition in animal production. The aim of this study was to identify acoustic parameters to estimate broiler welfare using the following five vocalization acoustic parameters: energy, spectral centroid, bandwidth, first formant, and second formant. The database that generated the model was obtained from a field experiment with 432 broilers, which half were Cobb® and half, Ross® breed, from day 21 to 42, containing bird vocalizations under either welfare or stress conditions. The results of the experiment generated responses to the tested conditions of gender, genetic strain, and welfare. The proposed model was based on the specific response of mean weights for each situation of stress and well-being. From the results, a model was developed to estimate the welfare condition of broilers from the registered information linked to their vocalization.

”AMERICAN ENVIRONMENTS”. Ympäristön merkitykset Don DeLillon romaanissa White Noise

Pro gradu -tutkielmani tavoitteena on analysoida ympäristön merkityksiä yhdysvaltalaiskirjailija Don DeLillon (1936-) romaanissa White Noise (1985). Lähestyn romaania ekokriittisen kirjallisuudentutkimuksen näkökulmasta ja kytken sen ekokriitikko Lawrence Buellin ajatukseen nk. ympäristöalitajunnasta. Analysoin DeLillon romaania myös yhteydessä filosofi Jean Baudrillardin ajatukseen postmodernin ajan länsimaisessa ja erityisesti amerikkalaisessa yhteiskunnassa vallalla olevasta simulaatioiden järjestelmästä. White Noise -romaanin todellisuus vastaa Baudrillardin ajatusta yhteiskunnasta, jossa representaatiot ja simulaatiot ovat korvanneet todellisuuden. Media, erityisesti televisio, tuottaa jatkuvasti kuvia ja simulaatioita, joiden kyllästämässä todellisuudessa aineellinen maailma ja luonto jäävät tavoittamattomiin. White Noise -romaanin henkilöiden yhteys aineelliseen ympäristöönsä ja luonnonilmiöihin on katkennut, sillä heidän arkensa pyörii pitkälti kuluttamisen ja televisionkatselun ympärillä. Romaanin todellisuudessa myös identiteetistä on tullut eräänlainen tuote, jonka jokainen voi rakentaa mieleisekseen kulutusvalinnoillaan. Identiteettiproblematiikan ohella myös kuolemalla on keskeinen asema tutkielmassani. White Noise -romaanin päähenkilö Jack Gladney kärsii paniikinomaisesta kuolemanpelosta, jota pyrkii torjumaan erilaisin keinoin siinä kuitenkaan onnistumatta. Tavoitteenani on osoittaa, että tämä piinaava pelko kuolemaa kohtaan on syntynyt simulaatioyhteiskunnan tuloksena. Vieraantuminen aineellisesta maailmasta ja luonnon prosesseista on johtanut vieraantumiseen ruumiista ja kuolemasta. Analysoin kuolemaa romaanissa eräänlaisena simulaatioiden maailman äärirajana, viimeisenä luonnollisena tapahtumana. White Noise -romaanin päähenkilö Jack Gladney ahdistuu kulutuskeskeisessä, simulaatioiden kyllästämässä elinympäristössään. Tulkitsen tämän ahdistuksen tarpeena tunnistaa tärkeä vuorovaikutussuhde yksilön ja hänen aineellisen ympäristönsä välillä. Jack ei ole vielä täysin sulautunut osaksi simulaatioiden maailmaa, vaan hän tiedostaa kytköksen itsensä ja aineellisen maailman välillä. Tämä romaanista implisiittisesti esiin nouseva tiedostamisen tunne korostaa ihmisen ja ympäristön sekä laajemmin kulttuurin ja luonnon välttämätöntä yhteyttä. DeLillon romaanista on löydettävissä ajatus ympäristöalitajunnasta, joka alleviivaa ympäristön ja luonnon merkitystä ihmiselle.

Jatkuvan äänitehojakautuman algoritmi pitkien käytävien äänikenttien mallintamiseen

JÄKÄLA-algoritmi (Jatkuvan Äänitehojakautuman algoritmi Käytävien Äänikenttien LAskentaan) ja sen NUMO- ja APPRO-laskentayhtälöt perustuvat käytävällä olevan todellisen äänilähteen kuvalähteiden symmetriaan. NUMO on algoritmin numeerisen ratkaisun ja APPRO likiarvoratkaisun laskentayhtälö. Algoritmia johdettaessa oletettiin, että absorptiomateriaali oli jakautunut tasaisesti käytävän ääntä heijastaville pinnoille. Suorakaiteen muotoisen käytävän kuvalähdetason muunto jatkuvaksi äänitehojakautumaksi sisältää kolme muokkausvaihetta. Aluksi suorakaiteen kuvalähdetaso muunnetaan neliön muotoiseksi. Seuraavaksi neliön muotoisen kuvalähdetason samanarvoiset kuvalähteet siirretään koordinaattiakselille diskreetiksi kuvalähdejonoksi. Lopuksi kuvalähdejono muunnetaan jatkuvaksi äänitehojakautumaksi, jolloin käytävän vastaanottopisteen äänenpainetaso voidaan laskea integroimalla jatkuvan äänitehojakautuman yli. JÄKÄLA-algoritmin validiteetin toteamiseksi käytettiin testattua kaupallista AKURI-ohjelmaa. AKURI-ohjelma antoi myös hyvän käsityksen siitä, miten NUMO- ja APPRO-yhtälöillä lasketut arvot mahdollisesti eroavat todellisilla käytävillä mitatuista arvoista. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöitä testattiin myös vertaamalla niiden antamia tuloksia kolmen erityyppisen käytävän äänenpainetasomittauksiin. Tässä tutkimuksessa on osoitettu, että akustisen kuvateorian pohjalta on mahdollista johtaa laskenta-algoritmi, jota voidaan soveltaa pitkien käytävien äänikenttien pika-arvioinnissa paikan päällä. Sekä teoreettinen laskenta että käytännön äänenpainetasomittaukset todellisilla käytävillä osoittivat, että JÄKÄLA-algoritmin yhtälöiden ennustustarkkuus oli erinomainen ideaalikäytävillä ja hyvä niillä todellisilla käytävillä, joilla ei ollut ääntä heijastavia rakenteita. NUMO- ja APPRO-yhtälöt näyttäisivät toimivan hyvin käytävillä, joiden poikkileikkaus oli lähes neliön muotoinen ja joissa pintojen suurin absorptiokerroin oli korkeintaan kymmenen kertaa pienintä absorptiokerrointa suurempi. NUMO- ja APPRO-yhtälöiden suurin puute on, etteivät ne ota huomioon pintojen erilaisia absorptiokertoimia eivätkä esineistä heijastuvia ääniä. NUMO- ja APPRO- laskentayhtälöt poikkesivat mitatuista arvoista eniten käytävillä, joilla kahden vastakkaisen pinnan absorptiokerroin oli hyvin suuri ja toisen pintaparin hyvin pieni, ja käytävillä, joissa oli massiivisia, ääntä heijastavia pilareita ja palkkeja. JÄKÄLA-algoritmin NUMO- ja APPRO-yhtälöt antoivat tutkituilla käytävillä kuitenkin selvästi tarkempia arvoja kuin Kuttruffin likiarvoyhtälö ja tilastollisen huoneakustiikan perusyhtälö. JÄKÄLA-algoritmin laskentatarkkuutta on testattu vain neljällä todellisella käytävällä. Algoritmin kehittämiseksi tulisi jatkossa käytävän vastakkaisia pintoja ja niiden absorptiokertoimia käsitellä laskennassa pareittain. Algoritmin validiteetin varmistamiseksi on mittauksia tehtävä lisää käytävillä, joiden absorptiomateriaalien jakautumat poikkeavat toisistaan.