Ungleichförmige und zufällig geführte Mehrfachleitungen in komplexen, technischen Systemen

Nonuniform transmission line, random multiconductor transmission line, electromagnetic topology, transmission line networks

Grundlagen und Anwendungen von Modenverwirbelungskammern

Mode stirred chamber, reverberation chamber, electromagnetic compatibility (EMC), statistical electromagnetics

Erstellung einer Blitzschutzrichtlinie für die Produktpalette der FAM im Auftrag der "Gesellschaft für Prozeßautomation mbH" (GPA)"

On the basis of the global use of the FAM installations and systems, their location, type and height, a lightning protection system is required, which protects humans and machines from danger of a lightning. At the beginning the development, the threat and the potential for destruction of lightning are described. Besides the resulting solid normative calculation models and tables are presented. Then, the product portfolio of the FAM is characterized. From this demonstration models are selected; on the one hand a model for the totality of all portable devices and the other hand a model which defines the power plants. Subsequently, the risk management and a strengths and weaknesses analysis are performed. After that, with graphical and mathematical models, these weaknesses as well as the functional equipotential bonding and grounding system and its dimensioning are investigated and solutions are demonstrated. The following is a coordination of lightning protection standard with other directives and standards in order to classify the resulting internal lightning protection and protective measures against electromagnetic pulse and to generate a uniform protection and application platform. Furthermore, problems of the economy of protective circuit is shown and a solution is given. Finally, the indicated possible solutions are replaced by definitions. The main classification and structure of lightning protection directive are shown and exemplarily applied.

Dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz : estudi de la propagació electromagnètica en les connexions

Per a altes freqüències, les connexions poden tenir un paper rellevant. Atès que la velocitat de propagació dels senyals electromagnètics, c, en el cable no és infinita, el voltatge i el corrent al llarg del cable varien amb el temps. Per tant, amb l’objectiu de reproduir el comportament elèctric de dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz, en aquest treball hem estudiat la regió activa del dispositiu nanoelectrònic i les seves connexions, en un sistema global complex. Per a aquest estudi hem utilitzat un nou concepte de dispositiu anomenat Driven Tunneling Device (DTD). Per a les connexions, hem plantejat el problema a partir de tot el conjunt de les equacions de Maxwell, ja que per a les freqüències i longituds de cable considerats, la contribució del camp magnètic és també important. En particular, hem suposat que la propagació que és dóna en el cable és una propagació transversal electromagnètica (TEM). Un cop definit el problema hem desenvolupat un programa en llenguatge FORTRAN que amb l'algoritme de diferències finites soluciona el sistema global. La solució del sistema global s'ha aplicat a una configuració particular de DTD com a multiplicador de freqüència per tal de discutir quins paràmetres de les connexions permet maximitzar la potència real que pot donar el DTD.

Diseño e implementación de un divisor de potencia en banda dual con estructuras metamateriales basadas en CSRRs

L'electromagnetisme és una branca de la física que està en continu estudi. Fins a mitjans de la dècada dels 60 es pensava que, per a la propagació de les ones electromagnètiques fos possible, els medis propagatius havien de presentar una permitivitat dielèctrica i una permeabilitat magnètica simultàniament positives. No obstant, Victor G. Veselago va revolucionar la teoria electromagnètica amb la idea dels medis amb ε i μ negatives i va donar amb això origen als medis metamaterials. En el present treball s'estudiaran els principis físics en els que es fonamenten els metamaterials. Es veuran algunes de les seves característiques que els converteixen en medis exòtics i com aquestes poden ser utilitzades en el desenvolupament de dispositius amb prestacions difícils d'obtenir amb les tecnologies convencionals. A continuació s'aplicaran els conceptes tractats en el disseny d'un inversor d'impedàncies implementat mitjançant ressonadors en anells oberts complementaris. Aquest dispositiu, que presentarà un funcionament en banda dual, serà utilitzat en el posterior disseny d'un divisor de potencia. Finalment es realitzarà la implementació física del divisor de potencia dissenyat i es verificarà el seu correcte funcionament amb les mesures pertinents.

Evaluation of the reconstruction limits of a frequency-independent crosshole georadar waveform inversion scheme in the presence of dispersion

Waveform tomographic imaging of crosshole georadar data is a powerful method to investigate the shallow subsurface because of its ability to provide images of pertinent petrophysical parameters with extremely high spatial resolution. All current crosshole georadar waveform inversion strategies are based on the assumption of frequency-independent electromagnetic constitutive parameters. However, in reality, these parameters are known to be frequency-dependent and complex and thus recorded georadar data may show significant dispersive behavior. In this paper, we evaluate synthetically the reconstruction limits of a recently published crosshole georadar waveform inversion scheme in the presence of varying degrees of dielectric dispersion. Our results indicate that, when combined with a source wavelet estimation procedure that provides a means of partially accounting for the frequency-dependent effects through an "effective" wavelet, the inversion algorithm performs remarkably well in weakly to moderately dispersive environments and has the ability to provide adequate tomographic reconstructions.

Diseño de inversores de impedancias de microondas compactos basados en metamateriales: aplicación a divisores de potencia

Recientemente ha surgido un nuevo campo de investigación en el área del electromagnetismo aplicado y de la ingeniería de microondas, basado en el control de las propiedades electromagnéticas de estructuras artificiales, conocidas como metamateriales. El objetivo principal de este proyecto es el estudio y control del comportamiento de estas estructuras artificiales, y su posterior aplicación para la síntesis de dispositivos compactos de microondas. En el primer capítulo se hace una introducción a los metamateriales en la que se exponen sus principales propiedades electromagnéticas, para finalmente presentar las líneas de transmisión zurdas que se suelen utilizar en el diseño de metamateriales. En el segundo capítulo se realiza un estudio de las propiedades y del funcionamiento de una celda metamaterial. Finalmente en el tercer capítulo se exponen diferentes dispositivos diseñados mediante la utilización de este tipo de celdas.

L'energia solar fotovoltaica

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Després d'una breu introducció sobre l'energia solar, l'estudi analitza quin és el procés de fabricació que se segueix per fer les plaques solars fotovoltaiques policristal·lines i monocristal·lines i quin és el seu funcionament. És a dir, com és possible obtenir energia elèctrica gràcies a la llum del Sol. També es descriuen les instal·lacions autònomes i les connectades a la xarxa, així com els elements que les integren. S'inclou, a més, un punt explicant quins són els factors que condicionen l'obtenció d'energia i els avenços més recents en aquest camp de la tecnologia. Per finalitzar la part teòrica, s'analitza una instal·lació fotovoltaica situada a Cervera i la seva producció. Pel que fa al treball de camp, es va construir un seguidor solar.

Détectabilité extra-fovéale sur des images anatomiques

Contexte¦- Les métastases hépatiques hypovasculaires sont parfois difficile à détecter car très polymorphiques et fréquemment irrégulières. Leurs contrastes sur CT scan hépatique sont souvent faibles.¦- Lors d'un diagnostic, le radiologue ne fixe pas sa vision fovéale sur chaque pixel de l'image. Les expériences de psychophysique avec eye-tracker montrent en effet que le radiologue se concentre sur quelques points spécifiques de l'image appelés fixations. Dans ce travail, nous nous intéresserons aux capacités de détection de l'oeil lorsque l'observateur effectue une saccade entre deux points de fixation. Plus particulièrement, nous nous intéresserons à caractériser les capacités de l'oeil à détecter les signaux se trouvant en dehors de sa vision fovéale, dans ce qu'on appelle, la vision périphérique.¦Objectifs¦- Caractériser l'effet de l'excentricité de la vision sur la détectabilité des contrastes dans le cas de métastases hépatiques hypovasculaires.¦- Récolter des données expérimentales en vue de créer un modèle mathématique qui permettra, à terme, de qualifier le système d'imagerie.¦- → objectifs du TM en soit :¦o prendre en main l'eyetracker¦o traduire une problématique médicale en une expérience scientifique reproductible, quantifiable et qualifiable.¦Méthode¦Nous effectuons une expérience 2AFC (2 Alternative Forced-Choice experiment) afin d'estimer la détectabilité du signal. Pour cela, nous forcerons l'observateur à maintenir son point de fixation à un endroit défini et vérifié par l'eye-tracker. La position del'excentricité du signal tumoral généré sur une coupe de CT hépatique sera le paramètre varié. L'observateur se verra présenté tour à tour deux coupes de CT hépatique, l'une comportant le signal tumoral standardisé et l'autre ne comportant pas le signal. L'observateur devra déterminer quelle image contient la pathologie avec la plus grande probabilité.¦- Cette expérience est un modèle simplifié de la réalité. En effet, le radiologue ne fixe pas un seul point lors de sa recherche mais effectue un "scanpath". Une seconde expérience, dite en free search sera effectuée dans la mesure du temps à disposition. Lors de cette expérience, le signal standardisé sera connu de l'observateur et il n'y aura plus de point de fixation forcée. L'eyetracker suivra le scanpath effectué par l'oeil de l'observateur lors de la recherche du signal sur une coupe de CT scan hépatique. L'intérêt de cette expérience réside dans l'observation de la corrélation entre les saccades et la découverte du signal. Elle permet aussi de vérifier les résultats obtenus lors de la première expérience.¦Résultats escomptés¦- Exp1 : Quantifier l'importance de l'excentricité en radiologie et aider à améliorer la performance de recherche.¦- Exp 2 : tester la validité des résultats obtenus par la première expérience.¦Plus value escomptée¦- Récolte de données pour créer un modèle mathématique capable de déterminer la qualité de l'image radiologique.¦- Possibilité d'extension à la recherche dans les trois dimensions du CT scan hépatique.

Gestor de incidencias: Domestic Appliance

Proyecto realizado para la empresa de reparación de aparatos eléctricos Domestic Appliance con el que se se pretende facilitar y mejorar el proceso de gestión de todas las reparaciones que se realizan mediante una aplicación web. A nivel de Pyme, se trata de un sistema básico de CRM (Customer Relationship Management) y de un gestor de incidencias con el que los empleados de la empresa Domestic Appliance podrán mantener un mejor seguimiento de todos los casos abiertos, ver estadísticas y obtener información de todos los clientes. El sistema se completa con la gestión de un correo interno dónde los usuarios se podrán enviar información confidencial entre ellos, actuando como un correo interno.

Quantitative integration of geophysical and hydraulic data : from the local towards the regional scale range

Des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine de l'intégration quantitative des données géophysique et hydrologique l'échelle locale. Cependant, l'extension à de plus grandes échelles des approches correspondantes constitue encore un défi majeur. Il est néanmoins extrêmement important de relever ce défi pour développer des modèles fiables de flux des eaux souterraines et de transport de contaminant. Pour résoudre ce problème, j'ai développé une technique d'intégration des données hydrogéophysiques basée sur une procédure bayésienne de simulation séquentielle en deux étapes. Cette procédure vise des problèmes à plus grande échelle. L'objectif est de simuler la distribution d'un paramètre hydraulique cible à partir, d'une part, de mesures d'un paramètre géophysique pertinent qui couvrent l'espace de manière exhaustive, mais avec une faible résolution (spatiale) et, d'autre part, de mesures locales de très haute résolution des mêmes paramètres géophysique et hydraulique. Pour cela, mon algorithme lie dans un premier temps les données géophysiques de faible et de haute résolution à travers une procédure de réduction déchelle. Les données géophysiques régionales réduites sont ensuite reliées au champ du paramètre hydraulique à haute résolution. J'illustre d'abord l'application de cette nouvelle approche dintégration des données à une base de données synthétiques réaliste. Celle-ci est constituée de mesures de conductivité hydraulique et électrique de haute résolution réalisées dans les mêmes forages ainsi que destimations des conductivités électriques obtenues à partir de mesures de tomographic de résistivité électrique (ERT) sur l'ensemble de l'espace. Ces dernières mesures ont une faible résolution spatiale. La viabilité globale de cette méthode est testée en effectuant les simulations de flux et de transport au travers du modèle original du champ de conductivité hydraulique ainsi que du modèle simulé. Les simulations sont alors comparées. Les résultats obtenus indiquent que la procédure dintégration des données proposée permet d'obtenir des estimations de la conductivité en adéquation avec la structure à grande échelle ainsi que des predictions fiables des caractéristiques de transports sur des distances de moyenne à grande échelle. Les résultats correspondant au scénario de terrain indiquent que l'approche d'intégration des données nouvellement mise au point est capable d'appréhender correctement les hétérogénéitées à petite échelle aussi bien que les tendances à gande échelle du champ hydraulique prévalent. Les résultats montrent également une flexibilté remarquable et une robustesse de cette nouvelle approche dintégration des données. De ce fait, elle est susceptible d'être appliquée à un large éventail de données géophysiques et hydrologiques, à toutes les gammes déchelles. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'évalue en détail la viabilité du réechantillonnage geostatique séquentiel comme mécanisme de proposition pour les méthodes Markov Chain Monte Carlo (MCMC) appliquées à des probmes inverses géophysiques et hydrologiques de grande dimension . L'objectif est de permettre une quantification plus précise et plus réaliste des incertitudes associées aux modèles obtenus. En considérant une série dexemples de tomographic radar puits à puits, j'étudie deux classes de stratégies de rééchantillonnage spatial en considérant leur habilité à générer efficacement et précisément des réalisations de la distribution postérieure bayésienne. Les résultats obtenus montrent que, malgré sa popularité, le réechantillonnage séquentiel est plutôt inefficace à générer des échantillons postérieurs indépendants pour des études de cas synthétiques réalistes, notamment pour le cas assez communs et importants où il existe de fortes corrélations spatiales entre le modèle et les paramètres. Pour résoudre ce problème, j'ai développé un nouvelle approche de perturbation basée sur une déformation progressive. Cette approche est flexible en ce qui concerne le nombre de paramètres du modèle et lintensité de la perturbation. Par rapport au rééchantillonage séquentiel, cette nouvelle approche s'avère être très efficace pour diminuer le nombre requis d'itérations pour générer des échantillons indépendants à partir de la distribution postérieure bayésienne. - Significant progress has been made with regard to the quantitative integration of geophysical and hydrological data at the local scale. However, extending corresponding approaches beyond the local scale still represents a major challenge, yet is critically important for the development of reliable groundwater flow and contaminant transport models. To address this issue, I have developed a hydrogeophysical data integration technique based on a two-step Bayesian sequential simulation procedure that is specifically targeted towards larger-scale problems. The objective is to simulate the distribution of a target hydraulic parameter based on spatially exhaustive, but poorly resolved, measurements of a pertinent geophysical parameter and locally highly resolved, but spatially sparse, measurements of the considered geophysical and hydraulic parameters. To this end, my algorithm links the low- and high-resolution geophysical data via a downscaling procedure before relating the downscaled regional-scale geophysical data to the high-resolution hydraulic parameter field. I first illustrate the application of this novel data integration approach to a realistic synthetic database consisting of collocated high-resolution borehole measurements of the hydraulic and electrical conductivities and spatially exhaustive, low-resolution electrical conductivity estimates obtained from electrical resistivity tomography (ERT). The overall viability of this method is tested and verified by performing and comparing flow and transport simulations through the original and simulated hydraulic conductivity fields. The corresponding results indicate that the proposed data integration procedure does indeed allow for obtaining faithful estimates of the larger-scale hydraulic conductivity structure and reliable predictions of the transport characteristics over medium- to regional-scale distances. The approach is then applied to a corresponding field scenario consisting of collocated high- resolution measurements of the electrical conductivity, as measured using a cone penetrometer testing (CPT) system, and the hydraulic conductivity, as estimated from electromagnetic flowmeter and slug test measurements, in combination with spatially exhaustive low-resolution electrical conductivity estimates obtained from surface-based electrical resistivity tomography (ERT). The corresponding results indicate that the newly developed data integration approach is indeed capable of adequately capturing both the small-scale heterogeneity as well as the larger-scale trend of the prevailing hydraulic conductivity field. The results also indicate that this novel data integration approach is remarkably flexible and robust and hence can be expected to be applicable to a wide range of geophysical and hydrological data at all scale ranges. In the second part of my thesis, I evaluate in detail the viability of sequential geostatistical resampling as a proposal mechanism for Markov Chain Monte Carlo (MCMC) methods applied to high-dimensional geophysical and hydrological inverse problems in order to allow for a more accurate and realistic quantification of the uncertainty associated with the thus inferred models. Focusing on a series of pertinent crosshole georadar tomographic examples, I investigated two classes of geostatistical resampling strategies with regard to their ability to efficiently and accurately generate independent realizations from the Bayesian posterior distribution. The corresponding results indicate that, despite its popularity, sequential resampling is rather inefficient at drawing independent posterior samples for realistic synthetic case studies, notably for the practically common and important scenario of pronounced spatial correlation between model parameters. To address this issue, I have developed a new gradual-deformation-based perturbation approach, which is flexible with regard to the number of model parameters as well as the perturbation strength. Compared to sequential resampling, this newly proposed approach was proven to be highly effective in decreasing the number of iterations required for drawing independent samples from the Bayesian posterior distribution.

Research development of terahertz imaging systems

The electromagnetic radiation at a terahertz frequencies (from 0.1 THz to 10 THz) is situated in the frequency band comprised between the optical band and the radio band. The interest of the scientific community in this frequency band has grown up due to its large capabilities to develop innovative imaging systems. The terahertz waves are able to generate extremely short pulses that achieve good spatial resolution, good penetration capabilities and allow to identify microscopic structures using spectral analysis. The work carried out during the period of the grant has been based on the developement of system working at the aforementioned frequency band. The main system is based on a total power radiometer working at 0.1 THz to perform security imaging. Moreover, the development of this system has been useful to gain knowledge in the behavior of the component systems at this frequency band. Moreover, a vectorial network analyzer has been used to characterize materials and perform active raster imaging. A materials measurement system has been designed and used to measure material properties as permittivity, losses and water concentration. Finally, the design of a terahertz time-domain spectrometer (THz-TDS) system has been started. This system will allow to perform tomographic measurement with very high penetration resolutions while allowing the spectral characterization of the sample material. The application range of this kind of system is very wide: from the identification of cancerous tissues of a skin to the characterization of the thickness of a painted surface of a car.

Eye tracking for on-screen reading

A medida que avanza la tecnolog a, cada vez son m as comunes los libros digitales. Por eso, existen varias formas de mejorar la experiencia de lectura del usuario, como mostrar la de nici on de una palabra que resulte dif cil, o resaltar lo importante del texto cuando se pasa la vista por encima. En este proyecto, se ha investigado la base de esto con la ayuda de un Eye Tracker. Se ha implementado una clasi caci on en palabras f aciles y dif ciles dependiendo de c omo una persona lee, y una forma de saber si se est a leyendo el texto o pasando la vista por encima.

Pacemakers and magnetic resonance imaging: Current status and survey in Switzerland.

Electromagnetic fields arising from magnetic resonance imaging (MRI) can cause various clinically relevant functional disturbances in patients with cardiac pacemakers. Consequently, an implanted pacemaker is generally considered a contraindication for an MRI scan. With approximately 60 million MRI scans performed worldwide per year, MRI may be indicated for an estimated majority of pacemaker patients during the lifetime of their pacemakers. The availability of MR conditional pacemakers with CE labelling is of particular advantage since they allow the safe use of pacemakers in MRI. In this article the current state of knowledge on pacemakers and MR imaging is discussed. We present the results of a survey conducted among Swiss radiologists to assess current practice in patients with pacemakers.

Radiation induced apoptosis and initial DNA damage are inversely related in locally advanced breast cancer patients.

Background. DNA-damage assays, quantifying the initial number of DNA double-strand breaks induced by radiation, have been proposed as a predictive test for radiation-induced toxicity. Determination of radiation-induced apoptosis in peripheral blood lymphocytes by flow cytometry analysis has also been proposed as an approach for predicting normal tissue responses following radiotherapy. The aim of the present study was to explore the association between initial DNA damage, estimated by the number of double-strand breaks induced by a given radiation dose, and the radio-induced apoptosis rates observed. Methods. Peripheral blood lymphocytes were taken from 26 consecutive patients with locally advanced breast carcinoma. Radiosensitivity of lymphocytes was quantified as the initial number of DNA double-strand breaks induced per Gy and per DNA unit (200 Mbp). Radio-induced apoptosis at 1, 2 and 8 Gy was measured by flow cytometry using annexin V/propidium iodide. Results. Radiation-induced apoptosis increased in order to radiation dose and data fitted to a semi logarithmic mathematical model. A positive correlation was found among radio-induced apoptosis values at different radiation doses: 1, 2 and 8 Gy (p < 0.0001 in all cases). Mean DSB/Gy/DNA unit obtained was 1.70 ± 0.83 (range 0.63-4.08; median, 1.46). A statistically significant inverse correlation was found between initial damage to DNA and radio-induced apoptosis at 1 Gy (p = 0.034). A trend toward 2 Gy (p = 0.057) and 8 Gy (p = 0.067) was observed after 24 hours of incubation. Conclusions. An inverse association was observed for the first time between these variables, both considered as predictive factors to radiation toxicity.