A large-area photolithography technique based on surface plasmons leakage modes

An atomic force microscope (AFM) assisted surface plasmons leakage radiation photolithography technique has been numerically demonstrated by using two-dimensional finite-difference time-domain (2D-FDTD) method. With the aid of a metallic AFM tip, particular characteristic of the Kretstchmann configuration to excite surface plasmons (SPs) is utilized to achieve large-area patterns with high spatial resolution and contrast, the photoresist could be exposed with low power laser due to the remarkable local field enhancement at the metal/dielectric interface and the resonant localized SPs modes near the tip. Good tolerance on the film thickness and incident angle has been obtained, which provides a good practicability for experiments. This photolithography technique proposed here can realize large-area, high-resolution, high-contrast, nondestructive, arbitrary-structure fabrication of nanoscale devices. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Variabilidade ventilatória durante exercício dinâmico em indivíduos saudáveis e com insuficiência cardíaca

A presença de ventilação periódica durante o exercício confere pior prognóstico a pacientes com insuficiência cardíaca. Existem divergências quanto aos critérios para identificação deste fenômeno. Além disso, a interpretação dicotômica (presença ou ausência) quanto a este fenômeno dificulta a estratificação de risco mais detalhada dos pacientes com insuficiência cardíaca. Desta forma, esta tese avalia a utilização de técnicas estabelecidas para análise de variabilidade de sinais para quantificar as oscilações ventilatórias que ocorrem durante o teste cardiopulmonar de exercício, em indivíduos saudáveis, atletas e com insuficiência cardíaca. Um protocolo mais curto para realização de teste cardiopulmonar de exercício em cicloergômetro de braço foi proposto e validado. Tal protocolo foi utilizado em estudo posterior, onde se comprovou que, apesar dos tempos respiratórios não serem influenciados pelo tipo de exercício realizado, a variabilidade ventilatória é maior durante a realização de exercício dinâmico com membros superiores do que com membros inferiores. A capacidade aeróbica de indivíduos sadios também influencia a variabilidade ventilatória durante o teste cardiopulmonar de exercício. Isto foi comprovado pela menor variabilidade ventilatória no domínio do tempo em atletas do que sedentários durante exercício. A análise destes voluntários com o método da análise dos componentes principais revelou que em atletas a variabilidade do volume corrente é a principal responsável pela variabilidade da ventilação-minuto durante o exercício, ao passo que em sedentários a variabilidade da freqüência respiratória apresenta-se como principal responsável por tais variações. Em estudo randomizado e controlado comprovamos que, mesmo indivíduos sadios apresentam redução da variabilidade ventilatória ao exercício após 12 semanas de treinamento físico. Comprovamos que a reabilitação cardíaca reverteu a ocorrência de ventilação periódica em um paciente com insuficiência cardíaca e, finalmente, encontramos que a variabilidade ventilatória correlaciona-se inversamente com a fração de ejeção ventricular esquerda em pacientes com insuficiência cardíaca. Estudos futuros deverão analisar o poder prognóstico da variabilidade ventilatória nestes pacientes.

Metamaterialen simulazioa FDTD metodoaren bidez

Azken urteetan metamaterialek izugarrizko arreta eragin dute. Material artifizial horiek hainbat aplikazio ezberdin izateko diseinatzen dira eta horretarako, ikerkuntza haien propietate elektromagnetikoak ulertzean zentratu da. Lan honen helburua, hortaz, metamaterialen jokabide elektromagnetikoa ulertzea da. Horretarako, FDTD (Finite Difference Time Domain) metodoa erabiliko dugu Maxwell-en ekuazioak ebazteko. Oinarria ulertzeko, lehenik, uhin elektromagnetikoen hedapena aztertuko dugu ingurune sinpleagoetan eta ingurune desberdinen arteko muga-azalen jokabidea simulatuko dugu. Hori egin eta gero, amaitzeko, uhin elektromagnetikoen hedapena aztertuko dugu errefrakzio-indize negatiboko materialetan (metamaterialetan).

Identificação de danos estruturais utilizando dados no domínio do tempo provenientes de ensaios de vibração

O presente trabalho aborda o problema de identificação de danos em uma estrutura a partir de sua resposta impulsiva. No modelo adotado, a integridade estrutural é continuamente descrita por um parâmetro de coesão. Sendo assim, o Modelo de Elementos Finitos (MEF) é utilizado para discretizar tanto o campo de deslocamentos, quanto o campo de coesão. O problema de identificação de danos é, então, definido como um problema de otimização, cujo objetivo é minimizar, em relação a um vetor de parâmetros nodais de coesão, um funcional definido a partir da diferença entre a resposta impulsiva experimental e a correspondente resposta prevista por um MEF da estrutura. A identificação de danos estruturais baseadas no domínio do tempo apresenta como vantagens a aplicabilidade em sistemas lineares e/ou com elevados níveis de amortecimento, além de apresentar uma elevada sensibilidade à presença de pequenos danos. Estudos numéricos foram realizados considerando-se um modelo de viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada. Para a determinação do posicionamento ótimo do sensor de deslocamento e do número de pontos da resposta impulsiva, a serem utilizados no processo de identificação de danos, foi considerado o Projeto Ótimo de Experimentos. A posição do sensor e o número de pontos foram determinados segundo o critério D-ótimo. Outros critérios complementares foram também analisados. Uma análise da sensibilidade foi realizada com o intuito de identificar as regiões da estrutura onde a resposta é mais sensível à presença de um dano em um estágio inicial. Para a resolução do problema inverso de identificação de danos foram considerados os métodos de otimização Evolução Diferencial e Levenberg-Marquardt. Simulações numéricas, considerando-se dados corrompidos com ruído aditivo, foram realizadas com o intuito de avaliar a potencialidade da metodologia de identificação de danos, assim como a influência da posição do sensor e do número de dados considerados no processo de identificação. Com os resultados obtidos, percebe-se que o Projeto Ótimo de Experimentos é de fundamental importância para a identificação de danos.

Inteligência computacional aplicada na geração de respostas impulsivas bi-auriculares e em aurilização de salas

Neste trabalho é apresentada uma nova abordagem para obter as respostas impulsivas biauriculares (BIRs) para um sistema de aurilização utilizando um conjunto de redes neurais artificiais (RNAs). O método proposto é capaz de reconstruir as respostas impulsivas associadas à cabeça humana (HRIRs) por meio de modificação espectral e de interpolação espacial. A fim de cobrir todo o espaço auditivo de recepção, sem aumentar a complexidade da arquitetura da rede, uma estrutura com múltiplas RNAs (conjunto) foi adotada, onde cada rede opera uma região específica do espaço (gomo). Os três principais fatores que influenciam na precisão do modelo arquitetura da rede, ângulos de abertura da área de recepção e atrasos das HRIRs são investigados e uma configuração ideal é apresentada. O erro de modelagem no domínio da frequência é investigado considerando a natureza logarítmica da audição humana. Mais ainda, são propostos novos parâmetros para avaliação do erro, definidos em analogia com alguns dos bem conhecidos parâmetros de qualidade acústica de salas. Através da metodologia proposta obteve-se um ganho computacional, em redução do tempo de processamento, de aproximadamente 62% em relação ao método tradicional de processamento de sinais utilizado para aurilização. A aplicabilidade do novo método em sistemas de aurilização é reforçada mediante uma análise comparativa dos resultados, que incluem a geração das BIRs e o cálculo dos parâmetros acústicos biauriculares (IACF e IACC), os quais mostram erros de magnitudes reduzidas.

Separação cega de sinais de fala utilizando detectores de voz.

Neste trabalho contemplamos o emprego de detectores de voz como uma etapa de pré- processamento de uma técnica de separação cega de sinais implementada no domínio do tempo, que emprega estatísticas de segunda ordem para a separação de misturas convolutivas e determinadas. Seu algoritmo foi adaptado para realizar a separação tanto em banda cheia quanto em sub-bandas, considerando a presença e a ausência de instantes de silêncio em misturas de sinais de voz. A ideia principal consiste em detectar trechos das misturas que contenham atividade de voz, evitando que o algoritmo de separação seja acionado na ausência de voz, promovendo ganho de desempenho e redução do custo computacional.

Análise de componentes principais aplicada a ruído eletroquímico

Neste trabalho foi utilizado um método matemático para classificar registros de potencial e corrente de ensaios de corrosão na técnica de amperimetria de resistência nula (ZRA). Foi aplicado o método estatístico de múltiplas variáveis simples chamado Análise dos Componentes Principais (PCA), cujo objetivo principal foi identificar padrões nestes dados de ruído eletroquímico. Foram testados o aço carbono UNS G10200, os aços inoxidáveis austenítico UNS S31600 e o superduplex UNS S32750 em meios de ácido sulfúrico (5% H2SO4), cloreto férrico (0,1 mol/L FeCl3) e hidróxido de sódio (0,1% NaOH). Os ensaios foram replicados com oito repetições para se ter reprodutibilidade e conhecimento dos aspectos estatísticos envolvidos. Os resultados mostraram que a análise de componentes principais pode ser utilizada como uma ferramenta para analisar sinais de ruído eletroquímico, identificando os clusters dos comportamentos potencial-tempo, corrente-tempo e acessoriamente identificar os outliersdos registros temporais.

Engineering design and mechatronics: The schemebuilder project

The paper describes the development of a software design aid for use at the conceptual stage of engineering design. It is intended for use in the design of mechatronic products but has wider potential uses. Early approaches were based on function structures and tables of options and the system that evolved allows the assembly of schemes linked by matching their input and output ports. A database of components is provided which can be accessed via different indexes and the designer can easily create and compare alternative schemes at the concept stage. A bond graph approach is used to define the interconnections between components. This allows correct port matching but also provides for future development such as constraint propagation through the design and links to simulation tools. © 1993 Springer-Verlag New York Inc.

THEORETICAL ROAD DAMAGE DUE TO DYNAMIC TYRE FORCES OF HEAVY VEHICLES. PART 2: SIMULATED DAMAGE CAUSED BY A TANDEM-AXLE VEHICLE.

The literature relating to road surface failure and design is briefly reviewed and the conventional methods for assessing the road damaging effects of dynamic tire forces are examined. A new time domain technique for analyzing dynamic tire forces and four associated road damage criteria are presented. The force criteria are used to examine the road damaging characteristics of a simple tandem-axle vehicle model for a range of speed and road roughness conditions. It is concluded that for the proposed criteria, the theoretical service life of road surfaces that are prone to fatigue failure may be reduced significantly by the dynamic component of wheel forces. The damage done to approximately five per cent of the road surface area during the passage of a theoretical model vehicle at typical highway speeds may be increased by as much as four times.

PSII放氧复合物的光组装及相关蛋白结构与功能研究

本文主要研究了一系列具有不同配位环璄的锰化合物与去锰PSII颗粒的光组装过程;其次，应用太赫兹时域光谱技术对锰稳定蛋白PsbO蛋白的结构与功能进行了研究。主要结果如下： 1. 选择了一组单核、锰中心原子为二价、与羧基氧和氮配位的锰化合物与去锰光系统II颗粒进行了重组研究。研究结果表明，锰化合物中锰原子和氮原子的配位连接是影响电子传递恢复和放氧复合物重组效率的重要因素。锰化合物中锰原子与氮原子的配位，促进了锰原子与PSII脱辅基蛋白上的氨基酸残基进行光配位。33 kDa蛋白的加入显著提高光组装放氧活性，33 kDa蛋白的柔性构象有助于锰簇接受体积大的分子，并提高其稳定性，从而促进PSII反应中心锰簇的光组装。 2. 选择了一组拥有相同配体、锰中心原子价态不同的锰化合物与去锰PSII 颗粒进行重组。三个锰价态为＋2，＋3，＋4价的锰化合物均表现出较高的恢复电子传递和放氧活性的能力，但锰与配体氧原子共价连接的锰化合物恢复电子传递和放氧活性的能力的很差，Mn-O连接阻碍WOC的重组。研究结果表明，锰化合物恢复电子传递活性和放氧活性的能力也受其中锰原子的价态及其它结构因素的影响。锰价态较低的锰化合物比锰价态较高的锰化合物更容易向PSII反应中心提供电子。锰化合物恢复电子传递和放氧活性的因素是不同的。锰化合物作为有效电子供体的效率与其螯合环数成反比，但配体的大小不是影响锰化合物重组放氧活性的主要因素。 3. 应用太赫兹时域光谱技术结合荧光光谱技术，研究了锰稳定蛋白PsbO在与金属离子作用及单个氨基酸被修饰后其构象变化和低频振动模的变化。实验结果显示，该蛋白上唯一的色氨酸对整个蛋白构象至关重要，它的改变引起整个蛋白分子低频振动模发生明显改变。此外，太赫兹时域光谱结果显示，PsbO可能含有钙结合位点。太赫兹时域光谱技术在研究蛋白构象变化，尤其是金属离子诱导的构象变化方面是相当灵敏的。

Blind frequency synchronisation for OFDM systems with pulse shaping

In multi-carrier systems, small carrier frequency offsets result in significant degradation of performance and this offset should be compensated before demodulation can be performed. In this paper, we consider a generic multi-carrier system with pulse shaping and estimate the frequency offset by exploiting the cyclostationarity of the received signal. By transforming the time domain signal to the cyclic correlation domain we are able to estimate the frequency offset without the aid of pilot symbols or the cyclic prefix. The Bayesian framework is used to obtain the estimate and we show how we can simplify the estimation process. © 1999 IEEE.

Centrifuge modelling-based verification of response spectra design methods for some vulnerable structures

Residential RC framed structures suffered heavily during the 2001 Bhuj earthquake in Gujarat, India. These types of structures also saw severe damage in other earthquakes such as the 1999 Kocaeli earthquake in Turkey and 921 Ji-Ji earthquake in Taiwan. In this paper the seismic response of residential structures was investigated using physical modelling. Idealised soft storey and top heavy, two degrees of freedom (2DOF) portal frame structures were developed and tested on saturated and dry sand models at 25 g using the Schofield Centre 10-m Beam Centrifuge. It was possible to recreate observed field behaviour using these models. As observed in many of the recent earthquakes, soft storey structures were found to be particularly vulnerable to seismic loads. Elastic response spectra methods are often used in the design of simple portal frame structures. The seismic risk of these structures can be significantly increased due to modifications such as removal of a column or addition of heavy water tanks on the roof. The experimental data from the dynamic centrifuge tests on such soft storey or top-heavy models was used to evaluate the predictions obtained from the response spectra. Response spectra were able to predict seismic response during small to moderate intensity earthquakes, but became inaccurate during strong earthquakes and when soil structure interaction effects became important. Re-evaluation of seismic risk of such modified structures is required and time domain analyses suggested by building codes such as IBC, UBC or NEHRP may be more appropriate. © Springer 2006.

The use of fibre optic sensors to monitor pipeline response to tunnelling

This paper describes the use of fibre optic sensing with Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry (BOTDR) for near-continuous (distributed) strain monitoring of a large diameter pipeline, buried in predominantly granular material, subjected to a pipe jack tunnelling operation in London Clay. The pipeline, buried at shallow depth, comprises 4.6 m long sections connected with standard bell and spigot type joints, which connect to a continuous steel pipeline. In this paper the suitability of fibre optic sensing with BOTDR for monitoring pipeline behaviour is illustrated. The ability of the fibre optic sensor to detect local strain changes at joints and the subsequent impact on the overall strain profile is shown. The BOTDR strain profile was also used to infer pipe settlement through a process of double-integration and was compared to pipe settlement measurements. The close approximation of the measured pipe settlement provides further confidence in fibre optic strain sensing with BOTDR to investigate the intricacies of pipeline behaviour, pipe-soil interaction and interaction between pipe sections when subjected to ground movement. Copyright ASCE 2006.

A comparison of methods for the coupled analysis of floating structures

The dynamic analysis of a deepwater floating platform and the associated mooring/riser system should ideally be fully coupled to ensure a reliable response prediction. It is generally held that a time domain analysis is the only means of capturing the various coupling and nonlinear effects accurately. However, in recent work it has been found that for an ultra-deepwater floating system (2000m water depth), the highly efficient frequency domain approach can provide highly accurate response predictions. One reason for this is the accuracy of the drag linearization procedure over both first and second order motions, another reason is the minimal geometric nonlinearity displayed by the mooring lines in deepwater. In this paper, the aim is to develop an efficient analysis method for intermediate water depths, where both mooring/vessel coupling and geometric nonlinearity are of importance. It is found that the standard frequency domain approach is not so accurate for this case and two alternative methods are investigated. In the first, an enhanced frequency domain approach is adopted, in which line nonlinearities are linearized in a systematic way. In the second, a hybrid approach is adopted in which the low frequency motion is solved in the time domain while the high frequency motion is solved in the frequency domain; the two analyses are coupled by the fact that (i) the low frequency motion affects the mooring line geometry for the high frequency motion, and (ii) the high frequency motion affects the drag forces which damp the low frequency motion. The accuracy and efficiency of each of the methods are systematically compared. Copyright © 2007 by ASME.

Distributed optical fiber strain sensing in a secant piled wall

An optical fiber strain sensing technique, based on Brillouin Optical Time Domain Reflectometry (BOTDR), was used to obtain the full deformation profile of a secant pile wall during construction of an adjacent basement in London. Details of the installation of sensors as well as data processing are described. By installing optical fiber down opposite sides of the pile, the distributed strain profiles obtained can be used to give both the axial and lateral movements along the pile. Measurements obtained from the BOTDR were found in good agreement with inclinometer data from the adjacent piles. The relative merits of the two different techniques are discussed. © 2007 ASCE.