Design of Pulsed Electroacoustic Measurement System for Space Charge Characterisation

Pulsed electroacoustic (PEA) method is a commonly used non-destructive technique for investigating space charges. It has been developed since early 1980s. These days there is continuing interest for better understanding of the influence of space charge on the reliability of solid electrical insulation under high electric field. The PEA method is widely used for space charge profiling for its robust and relatively inexpensive features. The PEA technique relies on a voltage impulse used to temporarily disturb the space charge equilibrium in a dielectric. The acoustic wave is generated by charge movement in the sample and detected by means of a piezoelectric film. The spatial distribution of the space charge is contained within the detected signal. The principle of such a system is already well established, and several kinds of setups have been constructed for different measurement needs. This thesis presents the design of a PEA measurement system as a systems engineering project. The operating principle and some recent developments are summarised. The steps of electrical and mechanical design of the instrument are discussed. A common procedure for measuring space charges is explained and applied to verify the functionality of the system. The measurement system is provided as an additional basic research tool for the Corporate Research Centre of ABB (China) Ltd. It can be used to characterise flat samples with thickness of 0.2–0.5 mm under DC stress. The spatial resolution of the measurement is 20 μm.

DFMA Aspects in the Design of a Transfer Line for Off-line Ion Sources

In this thesis, the DFMA is presented and used for the purpose of having a design for a vertical transfer line that can be easily manufactured and assembled. The design of the transfer line, the major components and drawings are presented. The ease of assembly, the costs of manufacturing and differences between the use of steel structure and aluminum are compared. The ALARA principle is followed to minimize the risk of radiation exposure by the means of locating the test ion sources outside the radioactive area.

Käyttövesivaraajan ekosuunnitteluvaatimusten merkityksen arvioiminen rakennusten energianhallinnassa

Työn lähtökohtana ovat veden lämmittimiä koskeva ekosuunnittelulainsäädäntö ja sen vaatiman testausjärjestelmän laatiminen. Työn tavoitteena on arvioida ekosuunnittelulainsäädännön vaikutusta varaajan toimintaan osana rakennusten energianhallintaa. Työssä laaditaan käyttövesivaraajalle tuoteryhmäkohtaisen ekosuunnittelulainsäädännön mukainen mittausjärjestelmä energiatehokkuuden, lämpimän veden saannon, vuosittaisen sähkönkulutuksen sekä energiamerkinnän määrittämiseksi. Lisäksi tarkastellaan ekosuunnittelulainsäädännön tarkoituksenmukaisuutta, selvitetään varaajan toimintaperiaatteet sekä keinoja käyttöveden tarvitseman energian vähentämiseksi. Testattu käyttövesivaraaja täyttää ekosuunnitteluvaatimukset. Lämmitysenergian vähentäminen käyttövesivaraajan toimintaa tehostamalla on kuitenkin vaikeaa. Hybridijärjestelmien hyödyntäminen sähkölämmityksen ohella muita energianlähteitä ja esim. käyttöveden lämmöntalteenottoa käyttäen on toimivin keino vähentää käyttöveden energiankulutusta sekä parantaa varaajan energiatehokkuutta. Lämpimän käyttöveden energiankulutuksen osuus rakennuksen energiankulutuksesta kasvaa lainsäädännön pakottamana rakennusten kokonaisenergiankäytön vähentyessä. Ekosuunnittelulainsäädännön suora merkitys rakennusten energianhallintaan on Suomessa vähäistä nykyisen energiatehokkuustason ollessa suhteellisen korkea, jolloin käyttöveden tarvitseman energian vähentämiskeinoina on hyödynnettävä vaihtoehtoisia ratkaisuja.

Suorituskyvyn mittaamisen kehitysprosessi ja sen vaikutukset – kokemuksia palveluliiketoimintaympäristöstä

Diplomityö käsittelee organisaatioiden kokemuksia palveluliiketoimin-taympäristöön suunnitelluista suorituskykymittaristoista. Tutkimuksen empiirinen aineisto kerättiin viidestä julkisesta, kahdesta teollisuus- ja kolmesta asiantuntijaorganisaatiosta. Aineiston perusteella onnistunut mittariston suunnittelu ja käyttöönottovaihe on riippuvainen johdon ja henkilöstön sitoutumisasteesta, mittariston käyttötarkoituksen ja mitta-usnäkökulman selkeästä ymmärtämisestä sekä keskijohdon että asia-kasarvon merkityksen ymmärtämisestä. Käyttöönottovaihe oli aineiston perusteella suunnitteluvaihetta haastavampi. Osa mittariston suunnittelu ja käyttöönottovaiheeseen liittyvistä kokemuksista riippui organisaation toimialasta. Mittariston synnyttämiä hyötyjä ja arvoa sekä mittariston vaikutuksia organisaatioiden johtamiseen tulee tutkia tulevaisuudessa lisää. Näiden kysymysten osalta toteutettu haastattelututkimus antoi vas-ta suuntaa antavia tuloksia, sillä suuri osa case-organisaatioiden mittaris-toista oli vielä kokonaisuudessaan käyttöönottamatta.

Performance measurement and management in a collaborative network

This study concerns performance measurement and management in a collaborative network. Collaboration between companies has been increased in recent years due to the turbulent operating environment. The literature shows that there is a need for more comprehensive research on performance measurement in networks and the use of measurement information in their management. This study examines the development process and uses of a performance measurement system supporting performance management in a collaborative network. There are two main research questions: how to design a performance measurement system for a collaborative network and how to manage performance in a collaborative network. The work can be characterised as a qualitative single case study. The empirical data was collected in a Finnish collaborative network, which consists of a leading company and a reseller network. The work is based on five research articles applying various research methods. The research questions are examined at the network level and at the single network partner level. The study contributes to the earlier literature by producing new and deeper understanding of network-level performance measurement and management. A three-step process model is presented to support the performance measurement system design process. The process model has been tested in another collaborative network. The study also examines the factors affecting the process of designing the measurement system. The results show that a participatory development style, network culture, and outside facilitators have a positive effect on the design process. The study increases understanding of how to manage performance in a collaborative network and what kind of uses of performance information can be identified in a collaborative network. The results show that the performance measurement system is an applicable tool to manage the performance of a network. The results reveal that trust and openness increased during the utilisation of the performance measurement system, and operations became more transparent. The study also presents a management model that evaluates the maturity of performance management in a collaborative network. The model is a practical tool that helps to analyse the current stage of the performance management of a collaborative network and to develop it further.

Lietteenkäsittely metsäteollisuudessa

Kandidaatintyön tavoitteena on esitellä erilaisia metsäteollisuudessa syntyviä lietteitä, niiden ominaisuuksia ja käsittelyä. Lietteenkäsittelytekniikat on jaettu mekaanisiin, termisiin, kemiallisiin ja biologisiin menetelmiin. Lisäksi on tutkittu Metsä Board Simpeleen kartonkitehtaalla syntyvää lietettä ja sen sisältämää energiaa. Tutkimuksia varten kesällä 2013 tehtiin koeajoja ja mittauksia, joiden avulla laskettiin, saadaanko lietteen polttamisesta energiaa, vai onko se vain jätteenhävitysmenetelmä. Koeajojakso oli melko lyhyt (2 viikkoa), mutta näytteitä otettiin tiheästi, kahdesti päivässä. Näin yritettiin vähentää lietteen laadun vaihtelun merkitystä tuloksiin. Tuloksista ilmeni, että koeajojakson aikana lietteestä saatiin energiaa enemmän kuin sen polttamiseen kului. Kävi myös ilmi, että tulokset ovat voimakkaasti riippuvaisia lietteen laadusta ja puristuspaineesta. Tulosten perusteella suunniteltiin uusi, toimivampi mittausjärjestelmä. Lisäksi tehtiin ehdotus lietteenpoltossa tuotetun energian seuraamiseksi lähes reaaliajassa.

Project Resource Management in R&D Public Sector Organization

In R&D organizations multiple projects are executed concurrently. Problems arises in managing shared resources since they are needed by multiple projects simultaneously. The objective of this thesis was to study how the project and resource management could be developed in a public sector R&D organization. The qualitative research was carried out in the Magnetic Measurements section at CERN where the section measures magnets for particle accelerators and builds state of the art measurement devices for various needs. Hence, the R&D and measurement projects are very time consuming and very complex. Based on the previous research and the requirements from the organization the best alter- native for resource management was to build a project management information system. A centralized database was constructed and on top of it was built an application for interacting and visualizing the project data. The application allows handling project data, which works as a basis for resource planning before and during the projects are executed. It is one way to standardize the work-flow of projects, which strengthens the project process. Additionally, it was noted that the inner customer’s database, the measurement system and the new application needed to be integrated. Further integration ensures that the project data is received efficiently from customers and available not only within the application but also during the concrete work. The research results introduced a new integrated application, which centralizes the project information flow with better visibility.

Renkaiden ja tienpinnan välisen kitkakertoimen mittausjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Teiden liukkauden mittaaminen on herättänyt kiinnostusta viime vuosina. Liikenneturvallisuutta pystyttäisiin parantamaan ja teiden talvikunnossapitoa tehostamaan, mikäli kitkakerroin voitaisiin mitata tiestöä käyttävissä ajoneuvoissa. Tässä työssä suunnitellaan ja toteutetaan ajoneuvon pituussuuntaiseen dynamiikkaan perustuva kitkakertoimen mittausjärjestelmä. Pyörien luisto ja ajoneuvon nopeus, sekä pyöriin ja ajoneuvoon kohdistuvat voimat selvitetään CAN – väylästä luettavien ajoneuvon antureiden ja IMU:n avulla. Järjestelmää simuloidaan käyttämällä Matlab:ia ja testataan käytännössä VW Transporter pakettiautossa. Testitulokset osoittavat järjestelmän toimivan tarkasti ja että ajoneuvon dynamiikkaan perustuvan kitkakertoimen mittauksen on käyttökelpoinen ja kustannustehokas tapa teiden liukkauden valvomiseen.

Suorituskyvyn johtaminen logistiikan palveluntuotantoyrityksessä

Suorituskyvyn mittaamista ja johtamista on laajasti tutkittu ja analysoitu. Sen periaatteet tunnetaan mutta etenkin pk - sektorin yrityksissä mittaamista tehdään lähinnä asiakaslähtöisesti. Tällaisen asiakaslähtöisen mittaamisen antama tieto ei useinkaan ole yrityksen tavoitteiden tai strategian mukaista ja voi ohjata yrityksen toimintaa väärään suuntaan. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia suorituskyvyn johtamisjärjestelmän luontia ja sen haasteita aloittelevassa logistiikan palveluntuotantoyrityksessä. Toisena tavoitteena löytää organisaation kasvuun liittyviä haasteita ja kuinka niistä selvitään. Tutkimuksen tuloksena kohdeyritykseen luotiin suorituskyvyn johtamisjärjestelmä hyödyntäen SAKE suorituskyvyn mittausjärjestelmää. Kohdeyrityksen kannalta oli tärkeää saada yksiköistä ja koko yrityksen toiminnasta mitattua tietoa, jonka pohjalta yrityksen johto pystyy reagoimaan toimintaympäristön muutoksiin ja kehittämään asiakastoimipisteidensä toimintaa. Lisäksi yritykseen luotiin organisaation kasvun tueksi ohjeistus organisaation kasvun kipupisteistä ja kuinka teoriassa niihin on haettu ratkaisua.

Content marketing performance measurement system in the context of customer acquisition

This thesis examines how content marketing is used in B2B customer acquisition and how content marketing performance measurement system is built and utilized in this context. Literature related to performance measurement, branding and buyer behavior is examined in the theoretical part in order to identify the elements influence on content marketing performance measurement design and usage. Qualitative case study is chosen in order to gain deep understanding of the phenomenon studied. The case company is a Finnish software vendor, which operates in B2B markets and has practiced content marketing for approximately two years. The in-depth interviews were conducted with three employees from marketing department. According to findings content marketing performance measurement system’s infrastructure is based on target market’s decision making processes, company’s own customer acquisition process, marketing automation tool and analytics solutions. The main roles of content marketing performance measurement system are measuring performance, strategy management and learning and improvement. Content marketing objectives in the context of customer acquisition are enhancing brand awareness, influencing brand attitude and lead generation. Both non-financial and financial outcomes are assessed by single phase specific metrics, phase specific overall KPIs and ratings related to lead’s involvement.

Kiihtyvyyteen perustuva langaton iskuvoimanmittausjärjestelmä

Tämä lopputyö esittelee Diter Oy:n toimeksiannosta läpiviedyn projektin, jonka tarkoituksena oli luoda langaton etäluettava ja -ohjattava kiihtyvyyden mittaukseen perustuva iskuvoimanmittausjärjestelmän prototyyppi. Projektin tarkoitus ei ollut luoda viimeisteltyä mittausjärjestelmää, vaan selvittää onko tällaista järjestelmää ylipäätään mahdollista toteuttaa järkevästi. Mittajärjestelmän idean taustalla oli vahvasti Internet-of-Things (IoT) -konsepti, minkä seurauksena hallinta ja seuraaminen toteutettiin esitettyjen vaatimusten mukaan Android-pohjaiselle mobiililaitteelle. Langaton tiedonsiirto toteutettiin Bluetoothyhteydellä, jonka välityksellä mobiililaitteelle toteutetun sovelluksen avulla pystytään ohjaamaan Bluetooth-moduulin kytkettyä mikrokontrolleria. Mikrokontrolleri lukee AD-muuntimeen kytkettyä analogista kiihtyvyysanturia, jota käytetään tallentamaan kappaleeseen kohdistuvien voimien aiheuttama kiihtyvyys. Toimeksiantoon kuului koko laitteisto- ja ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelu ja toteutus alusta alkaen. Järjestelmän lisäksi projektiin kuului verifiointitestausten suunnitellu ja toteutus, jotka ovat myös kuvattuna tässä työssä. Tärkeänä osana verifiointia olivat kiihtyvyysanturin kalibroinnin tarkastaminen sekä kalibrointimenetelmän toteutus. Verifiointitestauksissa käytettiin servo-ohjattua sähkömoottoria luomaan ympyräliike, josta voitiin vertaamalla kierrostaajuutta ja kiihtyvyysarvoja toisiinsa todentaa kiihtyvyysanturin kalibrointi. Lisäksi rakennettiin Newtonin kehtoon perustuva testipenkki, jonka avulla pyrittiin selvittämään järjestelmän mahdollista iskuvoimanmittauskykyä. Vaikka suoritettujen testausten tulokset olivat aluksi lupaavia, eivät ne lopulta olleet yksiselitteiset. Tämän seurauksena työ ei pystynyt sille kohdennettujen resurssien puittessa ottamaan kantaa annettuun tutkimuskysymykseen. Tulokset kuitenkin osoittivat, mitä on otettava huomioon jatkosuunnittelussa ja verifiointitestausten kehittämisessä.

Optisen radiolinkin toteuttaminen ohjelmistoradiolla

Tämän tutkielman tavoitteena oli toteuttaa optinen radiolinkki hyödyntäen ohjelmistoradiota. Työn alkuosassa käydään läpi ohjelmistoradiota yleisellä tasolla sekä yleisesti nykyisin käytössä olevia optisia tiedonsiirtotapoja. Työn keskiosassa käsitellään työhön käytettävä laitteisto ja ohjelmistot sekä optisen radioetuasteen suunnittelu ja toteutus. Työn loppuosassa analysoidaan toteutetun etuasteen toimintaa. Ohjelmistoradio, yleisemmin ohjelmallisesti määritetty radiolaite, jonka toiminnallisuutta, kuten modulaatioita, suodattimia ja kommunikointiin käytettävää taajuuskaistaa, pystytään muuttamaan ohjelmallisesti ilman laitteistomuutoksia. Useimmiten ohjelmistoradioiden toiminnallisuus määrätään ohjelmoimalla ohjelmistoradio-oheislaitteen ohjelmoitavia porttipiirejä, eli FPGA-piirejä. Optisen radioetuasteen suunnittelun pohjana käytettiin audiokäyttöön tarkoitettua infrapunalähetintä ja – vastaanotinta, jotka muokattiin toimimaan näkyvän valon aallonpituuksilla. Ohjelmistoradio-oheislaitteena toimi Ettus USRP1 varustettuna matalataajuisilla lähetin- ja vastaanotintytärkorteilla. Ohjelmistoradion ohjelmointiympäristönä toimi Linux Ubuntu, ja ohjelmistona GNURadio sekä sen graafinen ohjelmointikäyttöliittymä Gnu Radio Companion. Tutkielman lopputuloksena saatiin aikaan piirilevylle rakennettu optisen radioetuasteen prototyyppi, jolla pystyttiin siirtämään digitaalista audiota 300 kbps tiedonsiirtonopeudella muutamien senttimetrien matkalla pimeässä tilassa.

Palautteen keräämiseen käytettävän laitteiston käytettävyys Ilmavoimien teknillisen koulun lentoteknillisessä opetuksessa

Palaute ja sen käyttö on osa kehittyvää organisaatiota. Palautteen keräämisessä ja analysoinnissa käytetään usein hyväksi erilaisia laitteita. Käytettävän laitteiston tulisi vastata myös käyttäjänsä tarpeisiin. Tässä tutkimuksessa selvitetään millainen on palautteen keräämiseen ja analysointiin käytettävän Jotos-laitteiston käytettävyys Ilmavoimien teknillisen koulun lentoteknillisessä opetuksessa. Tutkimuksen päämenetelmänä on kirjallisuustutkimus. Tutkimusote on kvalitatiivinen. Tutkimusongelmaan vastataan käytettävyysanalyysin ja teemahaastattelun avulla. Käytettävyysanalyysi on tutkimuksessa toteutettu System Usability Scale arviointilomakkeella. Tutkimusongelma on; Mikä on palautteen keräämiseen käytettävän Jotos-laitteiston käytettävyys Ilmavoimien teknillisen koulun kurssiosastolla? Pääongelman lisäksi tutkimuksessa selvitetään myös keskeiset käsitteet ja palautteen käytön ohjeistusten asettamat suorituskykyvaatimukset palautteen keräämiseen käytettävälle laitteistolle. Tutkimuksessa löydettiin vastaus asetettuihin ongelmiin. Tutkimuksessa selvisi, että Jotos-järjestelmän käytettävyys lentoteknillisessä opetuksessa on välttävällä tasolla. Jotos-järjestelmän ohjelmaa on hankala käyttää, mutta järjestelmän optinen lukija palvelee hyvin lentoteknisen opetuksen tarpeita. Tutkimuksessa tuli ilmi myös Jotos-järjestelmän keskeisimmät käytettävyysongelmat, joita ovat järjestelmän huono virheensietokyky ja epäloogisuus verrattuna tavanomaisiin ohjelmiin.

Panossyöttökasvatusprosessin automatisointi

Tutkimuskäyttöön tarkoitettujen rekombinanttiproteiinien tuottaminen fermentoimalla on yleinen menetelmä bioteollisuudessa. Mikrobit kasvatetaan fermentorissa, joka tarjoaa kontrolloidun kasvuympäristön ja sopivat tuotto-olosuhteet halutulle tuotteelle. Eräs fermentointimuodoista on korkeatuottoinen ja pitkäkestoinen panossyöttökasvatus, jossa saavutetaan panoskavatusta merkittävästi korkeampi solutiheys jatkamalla panosvaiheen jälkeen kasvua rajoittavan substraatin syöttöä. Laboratoriomittakaavassa fermentorikasvatusten tilavuudet vaihtelevat litrasta kymmeniin ja niissä kasvatusta seurataan sekä ohjataan joko fermentorista tai tietokoneesta. Tyypillisessä fermentointiprosessissa operaattori tarkkailee muun muassa vaahdonkorkeutta sekä käynnistää pumppuja olosuhteiden muuttuessa. Tällaiset tehtävät ovat teollisen mittakaavan laitteistoissa usein automatisoituja. Diplomityön tarkoituksena oli päivittää kahden Turun yliopiston biotekniikan laboratoriossa sijaitsevan BioFlo® -sarjan pöytäfermentorin MS-DOS -pohjainen tietokoneohjausohjelma nykyaikaiseksi ja lisätä siihen etäseuranta ja -ohjaus. Ohjelmaan oli tarkoitus liittää erillinen optinen solutiheysanturi, jonka lukemien häiriötä haluttiin myös vähentää signaalinkäsittelyllä. Lisäksi vaahdonestoaineen ja indusorin lisäykset haluttiin automatisoida panossyöttökasvatuksessa. Vaahdonkorkeuden havaitsemisen mahdollisuutta konenäön menetelmin haluttiin selvittää, jotta vaahdonestoaineen automaattiset lisäykset voitaisiin toteuttaa nettikameran syötteen perusteella. Koekasvatuksilla osoitettiin päivitetyn ohjausohjelman toimivan panos- ja panossyöttömuodoilla. Uuden käyttöliittymän avulla pystyttiin automatisoimaan panoskasvatuksen lisäykset ja syöttönopeuden muutokset sekä tunnistamaan kasvatusliuosten vaahdonkorkeutta vaahdonestoaineen lisäykseen riittävällä kahden senttimetrin tarkkuudella. Lisäksi käyttöliittymä mahdollisti kasvatuksen ohjauksen ja seurauksen myös etänä. Työssä kehitetty ohjausohjelma julkaistiin avoimena ohjelmana ilman etä- ja nettikameratoimintoja. Ohjelma toimii hyvin BioFlo® -sarjan fermentorien käyttöliittymänä, mutta avoimen lähdekoodin ansiosta kuka tahansa voi hyödyntää ohjelmaa pohjana myös uusissa projekteissa tai muissa fermentorimalleissa.

Hitsauksen reaaliaikaisen NDT-tarkastuksen nykytilanne

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää hitsien tarkastukseen käytettyjen NDT-menetelmien nykytilannetta. Työssä kerrotaan mitä reaaliaikainen NDT-tarkastus on ja mitä menetelmiä siihen voidaan käyttää. Työn tarkoituksena on antaa lukijalle kokonaiskuva NDT-tarkastuksen nykytilasta ja siinä käytettävistä menetelmistä. Tutkimus suoritettiin kirjallisuuskatsauksena. Kirjallisuuskatsaus on luonteeltaan toteava. Lähteiden etsintä suoritettiin suurimmalta osin Internet-hakuna. NDT-tarkastusmenetelmät voidaan jakaa kahteen pääkategoriaan; pinta- ja volumetrisiin menetelmiin. Kaikki tarkastusmenetelmät eivät sovellu reaaliaikaiseen tarkastukseen. Hitsien tarkastuksessa käytetyimmät reaaliaikaiset menetelmät ovat: ultraäänitarkastus, radiografinen tarkastus, optinen spektroskopia, termografia ja pyörrevirtatarkastus. Kaikilla reaaliaikaisilla menetelmillä on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Työssä esitetään myös CASE-esimerkkejä reaaliaikaisesta hitsien tarkastamisesta.Tärkeimpinä johtopäätöksinä voidaan nähdä se, että hitsien NDT-tarkastuksen onnistuminen on aina hyvin tapauskohtaista ja riippuu useista muuttujista. Tästä syystä tällä hetkellä NDT-tarkastusmenetelmistä ei voi valita parasta kaikkiin käyttökohteisiin sopivaa menetelmää. Monessa prosessissa NDT-tarkastustehokkuutta ei määritä mekaanisen laitteiston mittaustarkkuus, vaan tulosten analysointiin käytettyjen algoritmien tehottomuus. Tutkimuksessa esitetään myös idea hybridi-NDT-tarkastusjärjestelmästä, jolla saataisiin havaittua tehokkaasti sekä pinta-että volumetrisia virheitä.