Qualitative und quantitative Schwingungsmessung und -analyse mittels Digital-Shearografie

Speckle Pattern Shearing Interferometrie (Shearografie) ist eine speckle-interferometrische Messmethode und zeichnet sich durch die ganzflächige, berührungslose Arbeitsweise, hohe räumliche Auflösung und hohe Messempfindlichkeit aus. Diese Dissertation beinhaltet die neue bzw. weitere Entwicklung der Shearografie zur qualitativen Schwingungsbeobachtung und zur quantitativen Schwingungsmessung. Für die qualitative Schwingungsbeobachtung in Echtzeit werden die Optimierung des Zeitmittelungsverfahrens und die neue entwickelte Online-Charakterisierung von Streifenmustern mit statistischen Verfahren vorgestellt. Auf dieser Basis können sowohl eine genaue Fehlstellen-Detektion bei der zerstörungsfreien Materialprüfung als auch eine präzise Resonanzuntersuchung zeitsparend und vollautomatisch durchgeführt werden. Für die quantitative Schwingungsmessung wird eine sog. dynamische Phasenschiebe-Technik neu entwickelt, welche durch die Einführung eines synchron zum Objekt schwingenden Referenzspiegels realisiert wird. Mit dieser Technik ermöglicht das Zeitmittelungsverfahren die Amplituden und Phasen einer Objektschwingung quantitativ zu ermitteln. Auch eine Weiterentwicklung des stroboskopischen Verfahrens in Kombination mit zeitlicher Phasenverschiebung wird in der Arbeit präsentiert, womit der gesamte Prozess der Schwingungsmessung und -rekonstruktion beschleunigt und automatisch durchgeführt wird. Zur Bestimmung des Verschiebungsfeldes aus den gemessenen Amplituden und Phasen des Verformungsgradienten stellt diese Arbeit auch eine Weiterentwicklung des Summationsverfahrens vor. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Genauigkeit des ermittelten Verschiebungsfelds unabhängig von der Sheargröße ist und gleichzeitig das praktische Problem - Unstetigkeit - gelöst wird. Eine quantitative Messung erfordert eine genaue Kalibrierung der gesamten Messkette. Ein auf dem Least-Square-Verfahren basierendes Kalibrierverfahren wird in der Arbeit zur Kalibrierung der statischen und dynamischen Phasenverschiebung vorgestellt. Auch die Ermittelung der Sheargröße mit Hilfe der 1D- bzw. 2D-Kreuz-Korrelation wird präsentiert. Zum Schluss wurde die gesamte Entwicklung durch eine Vergleichsmessung mit einem handelsüblichen Scanning-Laser-Doppler-Vibrometer experimentell verifiziert.

Digital image analysis as a tool to estimate legume contributions in legume-grass swards

Summary: Productivity and forage quality of legume-grass swards are important factors for successful arable farming in both organic and conventional farming systems. For these objectives the botanical composition of the swards is of particular importance, especially, the content of legumes due to their ability to fix airborne nitrogen. As it can vary considerably within a field, a non-destructive detection method while doing other tasks would facilitate a more targeted sward management and could predict the nitrogen supply of the soil for the subsequent crop. This study was undertaken to explore the potential of digital image analysis (DIA) for a non destructive prediction of legume dry matter (DM) contribution of legume-grass mixtures. For this purpose an experiment was conducted in a greenhouse, comprising a sample size of 64 experimental swards such as pure swards of red clover (Trifolium pratense L.), white clover (Trifolium repens L.) and lucerne (Medicago sativa L.) as well as binary mixtures of each legume with perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Growth stages ranged from tillering to heading and the proportion of legumes from 0 to 80 %. Based on digital sward images three steps were considered in order to estimate the legume contribution (% of DM): i) The development of a digital image analysis (DIA) procedure in order to estimate legume coverage (% of area). ii) The description of the relationship between legume coverage (% area) and legume contribution (% of DM) derived from digital analysis of legume coverage related to the green area in a digital image. iii) The estimation of the legume DM contribution with the findings of i) and ii). i) In order to evaluate the most suitable approach for the estimation of legume coverage by means of DIA different tools were tested. Morphological operators such as erode and dilate support the differentiation of objects of different shape by shrinking and dilating objects (Soille, 1999). When applied to digital images of legume-grass mixtures thin grass leaves were removed whereas rounder clover leaves were left. After this process legume leaves were identified by threshold segmentation. The segmentation of greyscale images turned out to be not applicable since the segmentation between legumes and bare soil failed. The advanced procedure comprising morphological operators and HSL colour information could determine bare soil areas in young and open swards very accurately. Also legume specific HSL thresholds allowed for precise estimations of legume coverage across a wide range from 11.8 - 72.4 %. Based on this legume specific DIA procedure estimated legume coverage showed good correlations with the measured values across the whole range of sward ages (R2 0.96, SE 4.7 %). A wide range of form parameters (i.e. size, breadth, rectangularity, and circularity of areas) was tested across all sward types, but none did improve prediction accuracy of legume coverage significantly. ii) Using measured reference data of legume coverage and contribution, in a first approach a common relationship based on all three legumes and sward ages of 35, 49 and 63 days was found with R2 0.90. This relationship was improved by a legume-specific approach of only 49- and 63-d old swards (R2 0.94, 0.96 and 0.97 for red clover, white clover, and lucerne, respectively) since differing structural attributes of the legume species influence the relationship between these two parameters. In a second approach biomass was included in the model in order to allow for different structures of swards of different ages. Hence, a model was developed, providing a close look on the relationship between legume coverage in binary legume-ryegrass communities and the legume contribution: At the same level of legume coverage, legume contribution decreased with increased total biomass. This phenomenon may be caused by more non-leguminous biomass covered by legume leaves at high levels of total biomass. Additionally, values of legume contribution and coverage were transformed to the logit-scale in order to avoid problems with heteroscedasticity and negative predictions. The resulting relationships between the measured legume contribution and the calculated legume contribution indicated a high model accuracy for all legume species (R2 0.93, 0.97, 0.98 with SE 4.81, 3.22, 3.07 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The validation of the model by using digital images collected over field grown swards with biomass ranges considering the scope of the model shows, that the model is able to predict legume contribution for most common legume-grass swards (Frame, 1992; Ledgard and Steele, 1992; Loges, 1998). iii) An advanced procedure for the determination of legume DM contribution by DIA is suggested, which comprises the inclusion of morphological operators and HSL colour information in the analysis of images and which applies an advanced function to predict legume DM contribution from legume coverage by considering total sward biomass. Low residuals between measured and calculated values of legume dry matter contribution were found for the separate legume species (R2 0.90, 0.94, 0.93 with SE 5.89, 4.31, 5.52 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The introduced DIA procedure provides a rapid and precise estimation of legume DM contribution for different legume species across a wide range of sward ages. Further research is needed in order to adapt the procedure to field scale, dealing with differing light effects and potentially higher swards. The integration of total biomass into the model for determining legume contribution does not necessarily reduce its applicability in practice as a combined estimation of total biomass and legume coverage by field spectroscopy (Biewer et al. 2009) and DIA, respectively, may allow for an accurate prediction of the legume contribution in legume-grass mixtures.

Large-Size AlGaN/GaN HEMT Large-Signal Electrothermal Characterization and Modeling for Wireless Digital Communications

The rapid growth in high data rate communication systems has introduced new high spectral efficient modulation techniques and standards such as LTE-A (long term evolution-advanced) for 4G (4th generation) systems. These techniques have provided a broader bandwidth but introduced high peak-to-average power ratio (PAR) problem at the high power amplifier (HPA) level of the communication system base transceiver station (BTS). To avoid spectral spreading due to high PAR, stringent requirement on linearity is needed which brings the HPA to operate at large back-off power at the expense of power efficiency. Consequently, high power devices are fundamental in HPAs for high linearity and efficiency. Recent development in wide bandgap power devices, in particular AlGaN/GaN HEMT, has offered higher power level with superior linearity-efficiency trade-off in microwaves communication. For cost-effective HPA design to production cycle, rigorous computer aided design (CAD) AlGaN/GaN HEMT models are essential to reflect real response with increasing power level and channel temperature. Therefore, large-size AlGaN/GaN HEMT large-signal electrothermal modeling procedure is proposed. The HEMT structure analysis, characterization, data processing, model extraction and model implementation phases have been covered in this thesis including trapping and self-heating dispersion accounting for nonlinear drain current collapse. The small-signal model is extracted using the 22-element modeling procedure developed in our department. The intrinsic large-signal model is deeply investigated in conjunction with linearity prediction. The accuracy of the nonlinear drain current has been enhanced through several issues such as trapping and self-heating characterization. Also, the HEMT structure thermal profile has been investigated and corresponding thermal resistance has been extracted through thermal simulation and chuck-controlled temperature pulsed I(V) and static DC measurements. Higher-order equivalent thermal model is extracted and implemented in the HEMT large-signal model to accurately estimate instantaneous channel temperature. Moreover, trapping and self-heating transients has been characterized through transient measurements. The obtained time constants are represented by equivalent sub-circuits and integrated in the nonlinear drain current implementation to account for complex communication signals dynamic prediction. The obtained verification of this table-based large-size large-signal electrothermal model implementation has illustrated high accuracy in terms of output power, gain, efficiency and nonlinearity prediction with respect to standard large-signal test signals.

Extracting Urban Food Potential: design-based methods for digital and bodily cartography

Sweden’s recent report on Urban Sustainable Development calls out a missing link between the urban design process and citizens. This paper investigates if engaging citizens as design agents by providing a platform for alternate participation can bridge this gap, through the transfer of spatial agency and new modes of critical cartography. To assess whether this is the case, the approaches are applied to Stockholm’s urban agriculture movement in a staged intervention. The aim of the intervention was to engage citizens in locating existing and potential places for growing food and in gathering information from these sites to inform design in urban agriculture. The design-based methodologies incorporated digital and bodily interfaces for this cartography to take place. The Urban CoMapper, a smartphone digital app, captured real-time perspectives through crowd-sourced mapping. In the bodily cartography, participant’s used their bodies to trace the site and reveal their sensorial perceptions. The data gathered from these approaches gave way to a mode of artistic research for exploring urban agriculture, along with inviting artists to be engaged in the dialogues. In sum, results showed that a combination of digital and bodily approaches was necessary for a critical cartography if we want to engage citizens holistically into the urban design process as spatial agents informing urban policy. Such methodologies formed a reflective interrogation and encouraged a new intimacy with nature, in this instance, one that can transform our urban conduct by questioning our eating habits: where we get our food from and how we eat it seasonally.

La programaci??n de aula digital

Se presenta experiencia educativa que plantea ordenar todos los recursos TICs de los que se dispone en el centro. Se realiza en el CEIP Virgen del Rosario en Jayena, Granada. Los objetivos son: elaborar una herramienta ??til para el profesorado en su d??a a d??a; formaci??n del profesorado en materiales de nuevas tecnolog??as.

Alfabetización digital : integración de las tecnologías de la información y la comunicación en los centros de EPA de Cuevas y Pulpi.

Enseñar a las personas adultas a manejar las nuevas tecnologias potenciando su formación de cara al mercado laboral, estimulando el aprendizaje de otras areas curriculares y satisfaciendo la demanda de los-as alumnos-as de tener acceso a la informacion a traves de Internet, evitando la desigualdad social a la que a veces se enfrenta este colectivo.

Valle verde digital : un recurso educativo para la enseñanza de la comprensión lectora y la expresión escrita y un medio de comunicación escolar abierto a la comunidad.

Globalizar todo el plan de trabajo entorno a la elaboración de un periódico digital 'Valle Verde Digital', para que el alumnado desarrolle estratégias útiles cara a la comprensión de textos y expresión escrita, permitiendo elevar los estándares académicos del alumnado de todo el centro. Este periódico digital, permitirá el acceso y uso de códigos de comunicación escrita, y el manejo de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación, dotando de herramientas de trabajo tanto al alumnado como al profesorado del centro.

Periódico Digital y Radio Sacapuntas en Internet.

Utilización de las TICs en las distintas áreas de conocimiento y edición de un periódico escolar digital, así como la conexión de la emisora escolar para su escucha a través de internet incluida dentro de su página web.

Nuevos entornos de aprendizaje en el CEIP Tirso de Molina : salvando la brecha digital.

Se presenta memoria final de proyecto educativo que pretende poner en marcha estrategias compensadoras que permitan acortar la distancia que existe en el campo de la alfabetización inicial con las TICs entre el alumnado cuyas familias poseen un nivel medio alto de recursos económicos y socioculturales y el perteneciente a familias con menores recursos. Para ello, a través de una comunidad de aprendizaje, se intentará crear nuevos contextos de enseñanza-aprendizaje capaces de resolver en lo posible estas diferencias. Se realiza en el CEIP Tirso de Molina en Córdoba. Los objetivos para el alumnado son: adquirir una serie de competencias básicas relacionadas con la alfabetización digital adecuadas a estas edades; iniciarse en el manejo del sistema operativo Guadalinex; explorar y aprender con los programas educativos de Guadalinex-edu; desarrollar un nuevo modelo de aprendizaje colaborativo, basado en la interacción con los adultos, el profesor y otros compañeros, para aprender con el ordenador personal. Los objetivos para las familias son: participar en el desarrollo de un nuevo contexto de aprendizaje basado en la filosofía de las comunidades de aprendizaje; aprender el manejo básico del ordenador personal, utilizando el sistema operativo Guadalinex; colaborar en la planificación, desarrollo y evaluación de la experiencia, conjuntamente con el profesorado participante; establecer diferentes dinámicas de participación con el centro educativo de sus hijos e hijas; difundir la experiencia entre las familias de la clase y el colegio. Los objetivos con el profesorado son: poner en práctica un nuevo modelo de aprendizaje que favorece nuevos modelos de participación en las escuelas; seleccionar una serie de competencias básicas para la alfabetización digital en el primer ciclo de educación primaria; elaborar estrategias didácticas para igualar el acceso a las TICs de todo el alumnado del colegio y reducir el impacto de la brecha digital; elaborar desarrollos didácticos basados en los programas del paquete GuadalinuxEdu. El proceso consta de dos líneas de trabajo: la formación de la comunidad de aprendizaje y las actividades con el alumnado de primer ciclo de primaria. Los resultados positivos han sido: alto grado de consecución de los objetivos propuestos; valoración favorable de los participantes; ha servido de modelo para la puesta en marcha de otros proyectos; la implicación de las familias en la dinámica del proyecto; facilidad, por parte del equipo directivo, para poner en marcha el proyecto.

Tecnolog??a, educaci??n y diversidad : retos y realidades de la inclusi??n digital : Actas del III Congreso Nacional de Tecnolog??a, Educaci??n y Diversidad : TECNONEET 2004

Actas del III Congresos de Tecnolog??a, Educaci??n y Diversidad que contienen las conferencias plenarias dedicadas al papel de la educaci??n ante la brecha digital, las aportaciones del A??o Europeo de las Personas con Discapacidad, la utilizaci??n de las tecnolog??as en los colectivos con riesgo de exclusi??n digital y reflexiones en torno a las condiciones que deben darse para la inclusi??n digital. En la segunda parte se recogen experiencias e investigaciones en torno a los ??mbitos de tecnolog??a, educaci??n e inclusi??n; tecnolog??as para el acceso al ordenador y el control del entorno, tecnolog??as para el desarrollo curricular, tecnolog??as en red y tecnolog??as desde la perspectiva de usuarios con discapacidad y sus familias.

La igualdad de oportunidades en el mundo digital

La publicaci??n recoge las conferencias plenarias del Congresos Tecnoneet 2008 que reuni?? al V Congresos Nacional de Tecnolog??a Educativa y Atenci??n a la Diversidad y las III Jornadas Nacionales de Logopedia Digital, celebradas en la Universidad Polit??cnica de Cartagena en septiembre de 2008.

Model-Based Troubleshooting of Digital Systems

This thesis describes a methodology, a representation, and an implemented program for troubleshooting digital circuit boards at roughly the level of expertise one might expect in a human novice. Existing methods for model-based troubleshooting have not scaled up to deal with complex circuits, in part because traditional circuit models do not explicitly represent aspects of the device that troubleshooters would consider important. For complex devices the model of the target device should be constructed with the goal of troubleshooting explicitly in mind. Given that methodology, the principal contributions of the thesis are ways of representing complex circuits to help make troubleshooting feasible. Temporally coarse behavior descriptions are a particularly powerful simplification. Instantiating this idea for the circuit domain produces a vocabulary for describing digital signals. The vocabulary has a level of temporal detail sufficient to make useful predictions abut the response of the circuit while it remains coarse enough to make those predictions computationally tractable. Other contributions are principles for using these representations. Although not embodied in a program, these principles are sufficiently concrete that models can be constructed manually from existing circuit descriptions such as schematics, part specifications, and state diagrams. One such principle is that if there are components with particularly likely failure modes or failure modes in which their behavior is drastically simplified, this knowledge should be incorporated into the model. Further contributions include the solution of technical problems resulting from the use of explicit temporal representations and design descriptions with tangled hierarchies.

Alfabetizaci??n digital del profesorado no universitario en el Principado de Asturias

Conocer las representaciones sociales del profesorado asturiano no universitario sobre el concepto de alfabetizaci??n digital para, de este modo, poder abordar con mayores garant??as un plan de formaci??n realmente adecuado. 10 profesores/as con formaci??n en Tecnolog??a de la Informaci??n y Comunicaci??n y 43 coordinadores/as participantes en le curso regional 'Formaci??n de coordinadores de Nuevas Tecnolog??as del programa Asturias en la Red, 2004-2005'. La metodolog??a empleada en el proyecto apuesta por la conjunci??n de t??cnicas cualitativas y cuantitativas. Se utilizan dos instrumentos de recogida de informaci??n: 1 cuestionario y 2 grupos de discusi??n. El cuestionario consta de siete bloques de preguntas que se corresponden con distintos enunciados, si bien todas ellas tratan de indagar sobre diversos y variados aspectos de la alfabetizaci??n digital. Las categor??as de an??lisis son: utilidad de las TIC en el centro, frecuencia de uso de programas educativos multimedia, grado de acuerdo con enunciados referidos al concepto de alfabetizaci??n digital, grado de acuerdo con posibles contenidos para una alfabetizaci??n digital adecuada, capacidades con las que puede asociarse la alfabetizaci??n digital, importancia asignada a esta dimensi??n y peso de posibles factores que justifican la dotaci??n de equipamiento inform??tico a los centros. Por su parte, en los grupos de discusi??n las categor??as que se estudian son: la sociedad de la informaci??n, concepto, objetivos y contenidos de la alfabetizaci??n digital, el profesorado asturiano ante la alfabetizaci??n digital, modalidades formativas entorno a la alfabetizaci??n digital e integraci??n curricular de la alfabetizaci??n digital. El vaciado de los datos recogidos a trav??s del cuestionario se llev?? a cabo utilizando la hoja de c??lculo Excel y posteriormente se importaron al programa inform??tico SPSS para su tratamiento estad??stico. a) Un tercio de los coordinadores/as considera que la utilidad de las TIC para facilitar al profesorado su tarea de ense??ar es nula o escasa; b) Casi un tercio de los sujetos de la muestra considera que las TIC resultan nada o poco ??tiles para facilitar al profesorado la elaboraci??n de materiales; c) Las tres cuartas partes del profesorado de la muestra piensan que los t??rminos de alfabetizaci??n digital y alfabetizaci??n multimedia no pueden considerarse sin??nimos; d) Algo m??s de la mitad de los coordiandores/as descarta que la interactividad sea un elemento b??sico para poder calificar una aplicaci??n did??ctica como multimedia; e) La mitad del profesorado comparte la opini??n de que la alfabetizaci??n digital debe ser considerada como una necesidad de la persona en la Sociedad del Conocimiento; f) M??s de un tercio consideran que el objetivo prioritario de la alfabetizaci??n digital es la capacitaci??n para transformar la informaci??n en conocimiento; g) Un tercio de las personas participan de la idea que alfabetizaci??n digital y sociedad mantienen una relaci??n de mutua interdependencia; h) Quienes estiman que la alfabetizaci??n digital debe centrarse en destrezas orientadas al tratamiento de la informaci??n constituyen dos tercios de la muestra; i) La consideraci??n de alfabetizaci??n digital como medio para superar la brecha digital entre inforicos e infopobres consigue la aprobaci??n del 40 por ciento; j) Los medios y productos multimedia no constituyen por si mismos garant??a alguna de innovaci??n respecto a la ense??anza tradicional; k) La alfabetizaci??n digital constituye un requisito necesario para el avance tecnol??gico en la sociedad neoliberal; l) Las tem??ticas que no est??n directamente relacionadas con destrezas t??cnicas obtienen los ??ndices de selecci??n m??s bajas; m) Los temas relacionados con el manejo de herramientas inform??ticas elevan considerablemente los porcentajes.

Aplicaciones didácticas del vídeo digital.

Resumen basado en la publicación