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In anisotropic media, the existence of leaky surface acoustic waves is a well-known phenomenon. Very recently, their analogs at the apex of an elastic silicon wedge have been found in experiments using laser-ultrasonics. In addition to a wedge-wave (WW) pulse with low speed, a pseudo-wedge wave (p-WW) pulse was found with a velocity higher than the velocity of shear bulk waves, propagating in the same direction. With a probe-beam-deflection technique, the propagation of the WW pulses was monitored on one of the faces of the wedge at variable distance from the apex. In this way, their depth structure and the leakage of the p-WW could be visualized directly. Calculations were carried out using a method based on a representation of the displacement field in Laguerre functions. This method has been validated by calculating the surface density of states in anisotropic media and comparing the results with those obtained from the surface Green's tensor. The approach has then been extended to the continuum of acoustic modes in infinite wedges with fixed wave-vector along the apex. These calculations confirmed the measured speeds of the WW and p-WW pulses.
Moderne, intelligente Schraubmontagesysteme sind heutzutage in der Lage, streckgrenzengesteuerte Anziehverfahren für die prozesssichere Verschraubung zur Verfügung zu stellen. Insbesondere im Hochmomentenbereich bis 200.000 Nm ist diese Technologie erst seit kurzem etabliert. Entwicklungsbedarf besteht jedoch, sobald Bauteile im Kraftfluss liegen, die im Lastbereich ein nichtlineares Materialverhalten zeigen, wie zum Beispiel Korrosionsschutz-Lackschichten. Im Bereich der Schraubmontage gibt es nahezu unzählige Einflussfaktoren auf das Erreichen der angestrebten Montagevorspannkraft. Diese sind nicht mit vertretbarem Aufwand vollständig in einem entsprechenden Berechnungs- oder Simulations-Modell zur Auslegung von Schraubenverbindungen abbildbar. Ausserdem hat jede Applikation ihre spezifischen individuellen Eigenheiten. Modelle und Simulationen von Schraubenverbindungen sind daher nur mit eingeschränktem Maße für andere Applikationen wiederverwendbar. Zur Reduzierung von Entwicklungszeiten und Einhaltung der normativen Forderungen sollte zukünftig ein schneller Abgleich der Modelle mit den Daten der gesamten Schraubenverbindung aus realitätsnahen Versuchen angestrebt werden. Normative Forderungen wie beispielsweise die VDI/VDE 2645, welche eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung der verwendeten Schraubtechnik zum Schraubfall vom Anwender fordert, zeigen unter anderem die Notwendigkeit auf. Idealerweise finden entsprechende Messungen unter realen Bedingungen statt. Die ermittelten Daten beinhalten nicht nur die Eigenschaftsdaten der Schrauben und die der Plattenbauteile, sondern die des ganzen Systems inkl. aller individuellen Einflussfaktoren bis hin zum Werkzeug selbst. Moderne, intelligente Schraubmontagesysteme können diese Aufgabe erfüllen. Rechtzeitig eingesetzt liefern sie die Daten zur Optimierung von Berechnung, Auslegung sowie Simulation von Schraubenverbindungen und sichern somit den Berechnungsprozess ab. Damit ist es zum einem möglich, bis an die Grenzen des technisch maximal Möglichen zu gehen, zum anderen im Echt-Test Schwachstellen der Auslegung oder Materialfehler bereits vor der Serieneinführung zu erkennen. Dieser Beitrag soll Ihnen vermitteln, dass Sie mit Hilfe intelligenter Schraubmontagesysteme die Berechnung, Auslegung und Simulation von Schraubenverbindungen mit dem Produktions- und Montageprozess abgleichen können, und dies nicht nur über den Anziehfaktor αa - dem sog. "Montage-Unsicherheitsbeiwert". Der konkrete Nutzen liegt in der Erweiterung der bisherigen Auslegung von Schraubenverbindungen mit Lackierungen im Hochmomentenbereich, die von einem breiten Anwenderkreis verwendet werden wird. Damit gelingt es, bereits in der frühen Entwicklungsphase vor Serienfreigabe übermäßige Vorspannkraftverluste zu vermeiden, was für zukünftige optimierte Berechnungen und Konstruktionen sehr wichtig ist.
Die direkte Vermarktung von Strom aus Wind und Sonne stellt einen wichtigen Schritt der Energiewende dar. Einerseits kann durch die Marktintegration die Unabhängigkeit von EEG-Subventionen gelingen. Andererseits wird über diese Mechanismen die Stromerzeugung an der Nachfrage orientiert, wodurch zur Stabilität des Stromnetzes beigetragen wird. Ein Beispiel dafür ist die lokale Vermarktung von PV-Strom in einem Mietshaus. Für deren Umsetzung benötigen die Akteure ein Mess- und Steuerungssystem, dass vor Ort Zähler- und Anlagendaten erfasst und die Abrechnung der Mieter vereinfacht. Außerdem sollte es Kennwerte wie beispielsweise den PV-Anteil berechnen und gegebenenfalls ein Blockheizkraftwerk steuern. Weder die Zählersysteme der Messstellenbetreiber noch die Steuerungssysteme von PV- oder Blockheizkraftwerken erfüllen diese Anforderungen ausreichend. In der Forschung ist man währenddessen bereits einen Schritt weiter und arbeitet an technischen Systemen, die für wesentlich komplexere Energiesystem- und Markttopologien ausgelegt werden. In dieser Arbeit werden die neuen technischen Anforderungen der Direktvermarktung in einem Mietshaus identifiziert und mit dem Stand aktueller Marktprodukte sowie dem System »OpenMUC« aus der Forschung verglichen.
This paper presents the elements and the results from the European research project inCASA (Integrated Network for Completely Assisted Senior Citizen’s Autonomy), which designed and implemented a seamless integration of heterogeneous systems and network protocols for regionally distributed telecare and telehealth applications. The integration includes a multitude of physical interface, the transcoding of data models using embedded middleware, and a backend system with open interfaces. The implementation was verified in field tests in five European countries.
Immer mehr Anwendungen der Heim- und der Gebäudeautomatisierung werden vernetzt, weil damit erweiterte Funktionen ermöglicht oder Kosten gespart werden können. Dabei führt eine Reihe von Aspekten zu einem erhöhten Risiko für diese vernetzten Systeme. Gegenwärtig arbeiten verschiedene Gruppen an Sicherheitslösungen für die vernetzte Heim- und Gebäudeautomatisierung. Der Beitrag gibt einen Überblick über diese Aktivitäten und zeigt die wesentlichen Entwicklungsrichtungen auf.
Efficient, secure and reliable communication is a major precondition for powerful applications in smart metering and smart grid. This especially holds true for the so called primary communication in the Local Metrological Network (LMN) between meter and data collector, as the LMN comes with the most stringent requirements with regard to cost, range, as well as bandwidth and energy efficiency. Until today, LMN field tests are operated all over the world. In these installations, however, energy autarkic systems play a marginal role. This contribution describes the results of the framework 7 (FP 7) WiMBex project (“Remote wireless water meter reading solution based on the EN 13757 standard, providing high autonomy, interoperability and range”). In this project an energy autarkic water meter was developed and tested, which follows the specification of the Wireless M-Bus protocol (EN 13757). The complete system development covers the PCB with the RF transceiver and the microcontroller, the energy converter and storage, and the software with the protocol. This contribution especially concentrates on the design, the development and the verification of the routing protocol. The routing protocol is based on the Q mode of EN13757-5 (Wireless M-Bus) and was extended by an additional energy state related parameter. This extension is orthogonal to the existing protocol and considers both the charge level and the charge characteristics (rate of occurrences, intensity). The software was implemented in NesC under the operating system TinyOS. The system was verified in an automated test bed and in field tests in UK and Ireland.
The services sector is also called “tertiary sector” and has become increasingly important in the last few decades. The process of this occurring structural change is characterized by a significant increase in employment in the services sector. On the other hand, the former economic importance in traditional areas, such as agriculture and forestry, as well as manufacturing, is declining.
To have an overview it is important to look and to analyse the different research studies.
In the last decade, IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks, also known as 6LoWPAN, has well evolved as a primary contender for short range wireless communication and holds the promise of an Internet of Things, which is completely based on the Internet Protocol. In the meantime, various 6LoWPAN implementations are available, be it open source or commercial. One of these implementations, which was developed by the authors' team, was tested on an Automated Physical Testbed for Wireless Systems at the Laboratory Embedded Systems and Communication Electronics of Offenburg University of Applied Sciences, which allows the flexible setup and full control of arbitrary topologies. It also supports time-varying topologies and thus helps to measure performance of the RPL implementation. The results of the measurements show a very good stability and short-term and long-term performance also under dynamic conditions. In addition, it can be proven that the performance predictions from other papers are consistent with real-life implementations.
Monitoring of the molecular structure of lubricant oil using a FT-Raman spectrometer prototype
(2014)
The determination of the physical state of the lubricant materials in complex mechanical systems is highly critical from different points of view: operative, economical, environmental, etc. Furthermore, there are several parameters that a lubricant oil must meet for a proper performance inside a machine. The monitoring of these lubricants can represent a serious issue depending on the analytical approach applied. The molecular change of aging lubricant oils have been analyzed using an all-standard-components and self-designed FT-Raman spectrometer. This analytical tool allows the direct and clean study of the vibrational changes in the molecular structure of the oils without having direct contact with the samples and without extracting the sample from the machine in operation. The FT-Raman spectrometer prototype used in the analysis of the oil samples consist of a Michelson interferometer and a self-designed photon counter cooled down on a Peltier element arrangement. The light coupling has been accomplished by using a conventional 62.5/125μm multi-mode fiber coupler. The FT-Raman arrangement has been able to extract high resolution and frequency precise Raman spectra, comparable to those obtained with commercial FT-Raman systems, from the lubricant oil samples analyzed. The spectral information has helped to determine certain molecular changes in the initial phases of wearing of the oil samples. The proposed instrument prototype has no additional complex hardware components or costly software modules. The mechanical and thermal irregularities influencing the FT-Raman spectrometer have been removed mathematically by accurately evaluating the optical path difference of the Michelson interferometer. This has been achieved by producing an additional interference pattern signal with a λ= 632.8 nm helium-neon laser, which differs from the conventional zero-crossing sampling (also known as Connes advantage) commonly used by FT-devices. It enables the FT-Raman system to perform reliable and clean spectral measurements from the analyzed oil samples.