Effect of road quality in structural health monitoring under operational conditions

The effect of unevenness in a bridge deck for the purpose of Structural Health Monitoring (SHM) under operational conditions is studied in this paper. The moving vehicle is modelled as a single degree of freedom system traversing the damaged beam at a constant speed. The bridge is modelled as an Euler-Bernoulli beam with a breathing crack, simply supported at both ends. The breathing crack is treated as a nonlinear system with bilinear stiffness characteristics related to the opening and closing of crack. The unevenness in the bridge deck considered is modelled using road classification according to ISO 8606:1995(E). Numerical simulations are conducted considering the effects of changing road surface classes from class A - very good to class E - very poor. Cumulant based statistical parameters, based on a new algorithm are computed on stochastic responses of the damaged beam due to passages of the load in order to calibrate the damage. Possibilities of damage detection and calibration under benchmarked and non-benchmarked cases are considered. The findings of this paper are important for establishing the expectations from different types of road roughness on a bridge for damage detection purposes using bridge-vehicle interaction where the bridge does not need to be closed for monitoring.

Effects of vehicle speed in structural health monitoring from operational conditions of bridges

The effects of vehicle speed for Structural Health Monitoring (SHM) of bridges under operational conditions are studied in this paper. The moving vehicle is modelled as a single degree oscillator traversing a damaged beam at a constant speed. The bridge is modelled as simply supported Euler-Bernoulli beam with a breathing crack. The breathing crack is treated as a nonlinear system with bilinear stiffness characteristics related to the opening and closing of crack. The unevenness of the bridge deck is modelled using road classification according to ISO 8606:1995(E). The stochastic description of the unevenness of the road surface is used as an aid to monitor the health of the structure in its operational condition. Numerical simulations are conducted considering the effects of changing vehicle speed with regards to cumulant based statistical damage detection parameters. The detection and calibration of damage at different levels is based on an algorithm dependent on responses of the damaged beam due to passages of the load. Possibilities of damage detection and calibration under benchmarked and non-benchmarked cases are considered. Sensitivity of calibration values is studied. The findings of this paper are important for establishing the expectations from different vehicle speeds on a bridge for damage detection purposes using bridge-vehicle interaction where the bridge does not need to be closed for monitoring. The identification of bunching of these speed ranges provides guidelines for using the methodology developed in the paper.

Operational Stress Injuries: Impact on Family Mental Health and Well-being

This study was part of a larger scoping review and environmental scan conducted for Veterans Affairs Canada on the effects of operational stress injuries (OSIs) on the mental health and wellbeing of Veterans’ families. This paper focuses broadly on the relationships between combat (and/or deployment more generally), OSIs (primarily post-traumatic stress disorder (PTSD)), and the family. Based on the scoping review, the paper finds that existing research investigates the impacts of a Veteran’s OSI on the family, but also how various aspects of the family (such as family functioning, family support, etc.) can impact a Veteran living with an OSI.

Variable 360° Vector-Sum Phase Shifter With Coarse and Fine Vector Scaling

A CMOS vector-sum phase shifter covering the full 360° range is presented in this paper. Broadband operational transconductance amplifiers with variable transconductance provide coarse scaling of the quadrature vector amplitudes. Fine scaling of the amplitudes is accomplished using a passive resistive network. Expressions are derived to predict the maximum bit resolution of the phase shifter from the scaling factor of the coarse and fine vector-scaling stages. The phase shifter was designed and fabricated using the standard 130-nm CMOS process and was tested on-wafer over the frequency range of 4.9–5.9 GHz. The phase shifter delivers root mean square (rms) phase and amplitude errors of 1.25° and 0.7 dB, respectively, at the midband frequency of 5.4 GHz. The input and output return losses are both below 17 dB over the band, and the insertion loss is better than 4 dB over the band. The circuit uses an area of 0.303 mm2 excluding bonding pads and draws 28 mW from a 1.2 V supply.

Reconfigurable Matching Networks for RF Amplifiers

This article presents applications of reconfigurable matching networks for RF amplifier design. Two possible solutions are given, one where the switching element is a PIN diode, and the other is based on graphene. Due to the fact that its conductivity depends on applied bias voltage, the graphene-based circuits can be used in microwave circuits as controllable elements. The structure of the proposed switch is very simple and it is particularly convenient for microstrip-based circuits. Because of that, a design of reconfigurable amplifier with the graphene-based switch is presented together with the one which has the PIN diode switch. Both amplifiers have the same specifications, and the one with the PIN diode switch is fabricated. The amplifier utilizing the PIN switch was used as a reference to make a comparison the two types of switches. Results of both amplifiers are very similar which indicates possible future applications of the graphene-based switch.

Joint Power Amplifiers and I/Q Modulator Impairments Modelling and Compensation for LTE Transmitters Using Artificial Neural Networks

This work introduces joint power amplifier (PA) and I/Q modulator modelling and compensation for LongTerm Evolution (LTE) transmitters using artificial neural networks (ANNs). The proposed solution util-izes a powerful nonlinear autoregressive with exogenous inputs (NARX) ANN architecture, which yieldsnoticeable results for high peak to average power ratio (PAPR) LTE signals. Given the ANNs learning capa-bilities, this one-step solution, which includes the mitigation of both PA nonlinearity and I/Q modulatorimpairments, is both accurate and adaptable

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Spatially integrated erbium-doped fiber amplifiers enabling space-division multiplexing

L’augmentation exponentielle de la demande de bande passante pour les communications laisse présager une saturation prochaine de la capacité des réseaux de télécommunications qui devrait se matérialiser au cours de la prochaine décennie. En effet, la théorie de l’information prédit que les effets non linéaires dans les fibres monomodes limite la capacité de transmission de celles-ci et peu de gain à ce niveau peut être espéré des techniques traditionnelles de multiplexage développées et utilisées jusqu’à présent dans les systèmes à haut débit. La dimension spatiale du canal optique est proposée comme un nouveau degré de liberté qui peut être utilisé pour augmenter le nombre de canaux de transmission et, par conséquent, résoudre cette menace de «crise de capacité». Ainsi, inspirée par les techniques micro-ondes, la technique émergente appelée multiplexage spatial (SDM) est une technologie prometteuse pour la création de réseaux optiques de prochaine génération. Pour réaliser le SDM dans les liens de fibres optiques, il faut réexaminer tous les dispositifs intégrés, les équipements et les sous-systèmes. Parmi ces éléments, l’amplificateur optique SDM est critique, en particulier pour les systèmes de transmission pour les longues distances. En raison des excellentes caractéristiques de l’amplificateur à fibre dopée à l’erbium (EDFA) utilisé dans les systèmes actuels de pointe, l’EDFA est à nouveau un candidat de choix pour la mise en œuvre des amplificateurs SDM pratiques. Toutefois, étant donné que le SDM introduit une variation spatiale du champ dans le plan transversal de la fibre, les amplificateurs à fibre dopée à l’erbium spatialement intégrés (SIEDFA) nécessitent une conception soignée. Dans cette thèse, nous examinons tout d’abord les progrès récents du SDM, en particulier les amplificateurs optiques SDM. Ensuite, nous identifions et discutons les principaux enjeux des SIEDFA qui exigent un examen scientifique. Suite à cela, la théorie des EDFA est brièvement présentée et une modélisation numérique pouvant être utilisée pour simuler les SIEDFA est proposée. Sur la base d’un outil de simulation fait maison, nous proposons une nouvelle conception des profils de dopage annulaire des fibres à quelques-modes dopées à l’erbium (ED-FMF) et nous évaluons numériquement la performance d’un amplificateur à un étage, avec fibre à dopage annulaire, à ainsi qu’un amplificateur à double étage pour les communications sur des fibres ne comportant que quelques modes. Par la suite, nous concevons des fibres dopées à l’erbium avec une gaine annulaire et multi-cœurs (ED-MCF). Nous avons évalué numériquement le recouvrement de la pompe avec les multiples cœurs de ces amplificateurs. En plus de la conception, nous fabriquons et caractérisons une fibre multi-cœurs à quelques modes dopées à l’erbium. Nous réalisons la première démonstration des amplificateurs à fibre optique spatialement intégrés incorporant de telles fibres dopées. Enfin, nous présentons les conclusions ainsi que les perspectives de cette recherche. La recherche et le développement des SIEDFA offriront d’énormes avantages non seulement pour les systèmes de transmission future SDM, mais aussi pour les systèmes de transmission monomode sur des fibres standards à un cœur car ils permettent de remplacer plusieurs amplificateurs par un amplificateur intégré.

Scaling up online learning strategic and operational checklist

This checklist highlights key questions for institutions that are considering their online learning provision and relates to the Jisc Scaling up online learning (strategic and operational) guide.

Improving the operational skills of the health personnel working in the emergency departments. A useful tool to give concrete answers to EU policies on patients' safety and to create new working opportunities” (VS/2013/0430) finanziato dalla Commissione Europea nell'ambito del programma PROGRESS.

A useful tool to give concrete answers to EU policies on patients' safety and to create new working opportunities (VS / 2013/0430