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In the recent two years the authors have developed a light weight and low power flight control system for model helicopters consisting of an attitude and heading reference system (AHRS), a navigator (INS) augmented with GPS, barometric altitude sensor and a magnetic sensor, a flight control computer (FCC) and bidirectional ground data links. The system has been tested on a commercial stunt flight model helicopter. The AHRS consists of three MEMS-gyros, two 2-axis MEMS accelerometers and a microcontroller performing the required sensor compensation and data processing to generate attitude angles and true rate and acceleration data of the flying platform. The heading angle is augmented with a 2-axis magnetic sensor. The AHRS is stunt flight capable. The INS integrates the acceleration data to obtain velocity and position data. All data are calculated in both the helicopter and the local earth frame with 50 Hz rate. The algorithm is augmented with GPS data for the lateral movement and with a barometric altitude sensor for the vertical movement. The barometric data are compensated for air pressure changes due to the helicopter main rotor. The FCC contains a set of control loops in order to stabilize the helicopter in all axis and to perform commanded velocity and position tasks. The sampling rate for the control loops is again 50 Hz allowing flight control with high bandwidth. Various safety features are implemented in the software. The bidirectional data link is based on a 2.4 GHz Bluetooth Class I RF-link with a 115 kbaud data rate. A dipole antenna is used on the helicopter, an automatically tracking patch antenna is used on the ground. For commanded velocity flight a standard 35 MHz RF-link is used. For data sampling, monitoring and mode control a laptop is used on the ground. Several operating modes are implemented ranging from commanded velocity flight to simple automatic stunt flight according to predefined flight tracks. The model helicopter is an ALIGN TREX 600 with 3 kg flight mass and a brushless electric motor. The rotor diameter is 1.40 m. The helicopter is able to carry a payload which mass depends on the size of the installed LiPo-cells and the purpose of the flight mission. The system has been tested in quite a few flight tests and missions. The helicopter is controlled safely up to wind loads of at least 5 Beaufort - 6 Beaufort. Data and video captures will be presented. If permission is granted, a demonstration flight will be performed on the premises of the conference.
An der Hochschule Offenburg wird ein autonomer Hubschrauber entwickelt. Die Zelle besteht aus einem kommerziellen Modellhubschrauber Typ Align TREX 600. Als Antrieb dient ein bürstenloser 1.6-kW-Elektromotor mit ca. 40.000 U/min, der von einem 22-V-Lithium-Polymer-Akkumulator mit 5 Ah Speicherkapazität gespeist wird. Das Abfluggewicht des Hubschraubers beträgt ca. 3 kg. Sein Hauptrotor ist ein Zweiblattrotor mit Bell-Hiller-Mechanik. Der Heckrotor wird über einen Zahnriemen von der Hauptrotorwelle abgehend angetrieben. Der Hubschrauber ist autorotationsfähig. <br>Für die Flugregelung wurde ein Kurs-Lagereferenzsystem entwickelt. Die eigentliche Flugregelung sowie die Datenerfassung der Sensoren erfolgt über zwei Atmega128-Mikroprozessoren. Der Hubschrauber ist mit einem Datenlink über Bluetooth mit einem PC am Boden verbunden.
Eine Gruppe von Studierenden, wissenschaftlichen Mitarbeitern und Professoren der Hochschule Offenburg entwickeln seit einigen Jahren autonome Helikopter. Erfahrungen durch praktische Tests und Einsätze ermöglichen eine stetige Optimierung dieser Fluggeräte, sodass sich wiederum viele unterschiedliche Aufgabengebiete für den Einsatz der autonomen Helikopter ergeben. In diesem Beitrag werden die bereits erfolgten praktischen Einsätze erläutert.
The prototype of an optical gyro encoder (OGE) has been successfully tested on the NTT telescope in September '93. The OGE consists of a ring laser gyro and a fiber optic gyro with their input axis parallel. The gyro outptu signals are compensated for earth rotation and misalignment and are subsequently integrated to get the angles. An adaptive digital control loop locks the fiber optic gyro to the laser gyro data. Thus the combined output has the precision of the laser gyro and the low noise of the fiber optic gyro. Specifically, the bias stability is better than 2 X 10-3 deg/h, the scale factor accuracy better than 1 ppm, the random walk coefficient better than 5 X 10-4 deg/(root)h and the resolution better than 3 X 10-4 arcsec. The OGE has been mounted in the altitude and in the azimuthy axis of the telescope. The data were compared with the telescope disk encoder data. The test data show that the pointing accuracy is about 1 arcsec and the tracking accuracy 0.1 arcsec over a time of 30 seconds. This accuracy is sufficient for the very large telescope, for instance.
An investigation is underway regarding the usefulness of altazimuth-mounting telescopes' incorporation of laser gyros for pointing and fiber gyros with extremely small random-walk coefficient for telescope inertial stabilization during tracking. A star tracker is expected to help stabilize long-term gyro bias. Gyro and telescope specifications have been derived by means of computer simulations and systems analyses.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laufzeitmessung mittels Ultraschall, bei dem ein komplexes Sendesignal erzeugt wird, mit dem zumindest ein Ultraschallsender durch Aussenden eines Ultraschallpulses angesteuert wird. Mit zumindest einem Ultraschallempfänger wird der Ultraschallpuls nach Durchlaufen einer Übertragungsstrecke empfangen und in ein komplexes Empfangssignal gewandelt. Das komplexe Empfangssignal wird mit dem komplexen Sendesignal korreliert, um ein komplexes Korrelationssignal zu erhalten. Das Korrelationssignal wird nicht nur nach Betrag, sondern auch nach Phase ausgewertet, um eine Laufzeit des Ultraschalls auf der Übertragungsstrecke zu bestimmen. Auf diese Weise wird zum einen eine höhere Genauigkeit der Laufzeitmessung erreicht, zum anderen beeinflussen andere akustische Laufwege des Ultraschallpulses die Messgenauigkeit nicht, so dass nur geringe Anforderungen an die Qualität der akustischen Übertragungsstrecke gestellt werden müssen.
The invention relates to a method for determining properties of a pipeline, more particularly the position of a branch in a waste water pipeline, in which: a sound wave transmission signal (S, S') is fed into the pipeline (1) at a predetermined infeed point and propagates in the axial direction of the pipeline (1), wherein the frequency spectrum of the sound wave transmission signal (S, S') has a frequency component or a spectral range, the maximum frequency of which is lower than the lower limit frequency (fc) for the first upper mode; in which method components (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) of the sound wave transmission signal (S, S') reflected inside the pipeline (1) are detected as a sound wave reception signal (E, E'); and in which method, by evaluating the sound wave reception signal (E, E') in relation to the sound wave transmission signal (S, S'), the pipeline (1) is examined for the presence of reflection sites along the pipeline (1) that cause sound wave reflections (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3), wherein at least the distance (I) of a reflection site from the infeed point is determined by evaluating the respective sound wave reception signal (E, E'). The invention further relates to a device for implementing said method.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung, bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S‘) an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet, wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S‘) eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (fc) für die erste Obermode, bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) des Schallwellensendesignals (S, S‘) als Schallwellenempfangssignal (E, E‘) detektiert werden, und bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S‘) hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird, wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) zumindest jeweils der Abstand (l) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung, (a) bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S') an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet, (b) wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S') eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (fc) für die erste Obermode, (c) bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) des Schallwellensendesignals (S, S') als Schallwellenempfangssignal (E, E') detektiert werden, und (d) bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignal (E, E') in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S') hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird, (e) wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E') zumindest jeweils der Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird.
Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung,(a) bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S') an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet,(b) wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S') eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (f) für die erste Obermode,(c) bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (S, S, S, S', S', S') des Schallwellensendesignals (S, S') als Schallwellenempfangssignal (E, E') detektiert werden, und(d) bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignal (E, E') in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S') hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (S, S, S, S', S', S') verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird,(e) wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E') zumindest jeweils der Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,(f) dass die Schallgeschwindigkeit (c) der Grundmode bei der aktuellen Temperatur innerhalb der Rohrleitung (1) unter Verwendung eines Schallwellenmesssignals ermittelt wird, welches eine Frequenz oder ein Frequenzspektrum aufweist, bei dem das Schallwellenmesssignal innerhalb der Rohrleitung (1) mit ausreichender Genauigkeit als ebene Schallwelle behandelt werden kann, wobei hierzu die Laufzeiten des Schallwellenmesssignals über eine vorbekannte Strecke (L) in beiden Richtungen gemessen wird,(g) dass die so ermittelte Schallgeschwindigkeit (c) einer ebenen Schallwelle gleich der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit der Grundmode bei der aktuellen Temperatur innerhalb der Rohrleitung (1) gesetzt wird, und(h) dass die so bestimmte Schallgeschwindigkeit zur Bestimmung des Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt verwendet wird.
Vorrichtung und Verfahren zur optischen Messung der Entfernung eines Objekts (DE102007060966A1)
(2009)
Eine Vorrichtung zur optischen Messung der Entfernung eines Objekts weist eine Quelle zur Aussendung optischer Strahlung, die eine eine optische Strahlung transportierende Lichtleitfaser aufweist, ein optisches Element, welches die optische Strahlung fokussiert und auf das Objekt abbildet, und einen Empfänger auf, der die optische Strahlung empfängt und in ein elektrisches Signal zur Weitergabe an eine Steuereinrichtung umwandelt. Die Lichtleitfaser ist mittels einer Verschiebeeinrichtung relativ zu dem optischen Element verschieblich. Ein Abschnitt der Lichtleitfaser führt zu dem Empfänger und ist mittels einer Kopplungseinrichtung mit einem von der Quelle zur Aussendung optischer Strahlung ausgehenden Abschnitt der Lichtleitfaser zu einer einzigen, mittels der Verschiebeeinrichtung verschieblichen Lichtleitfaser gekoppelt.
The device (1) has a detection unit (38) that is provided for detecting two electromagnetic radiations that are radiated by a light source (10) after partial radiography of a medium with applied magnetic field (44). A determination unit (40) is provided for determining a phase relation between the two detected electromagnetic radiations. An evaluation unit (46) is provided for determining a concentration value of a magneto-optic substance in the medium on the basis of the determined phase relation. Independent claims are also included for the following: (1) a method for determining concentration value of a magneto-optic substance in a medium (2) a computer program product for performing a method for determining concentration value of a magneto-optic substance in a medium.
Holographische Verfahren
(2009)
Seit einigen Jahren arbeitet der Autor theoretisch und experimentell an Verfahren der Computerholographie. Modifizierte LCD-Displays lassen sich sowohl als Amplituden- als auch als Phasenhologramme nutzen, hochauflösende CCD-Kameras stehen zur Verfügung, die erforderlichen hohen Rechenleistungen sind ebenfalls verfügbar, all das zu relativ geringen Kosten. Damit werden holographische Verfahren in vielen Bereichen zu einer interessantenAlternative zu bestehenden Verfahren und eröffnen teilweise auch ganz neue Möglichkeiten. Der Artikel soll einen Überblick über die grundsätzlichen Zusammenhänge geben. Die erforderliche Mathematik ist recht komplex, insbesondere, wenn es um schnelle Verfahren geht, und Gegenstand aktueller Forschung. Auf eine eingehende Darstellung der Mathematik und Signalverarbeitung wird aus Platzgründen verzichtet.
Luftbilder und Magnetfeldkarten – der Hochschul-Helikopter fotografiert aus der Vogelperspektive
(2010)
Der autonom und geregelt fliegende Helikopter der Hochschule Offenburg eignet sich als Träger für unterschiedliche Sensoren. Natürlich ist die naheliegendste Anwendung, mit einer Digitalkamera Luftaufnahmen zu machen. Abbildung 2.4-1 zeigt eines der Ergebnisse der ersten Luftbildflüge: Der Campus der Hochschule Offenburg von oben, aufgenommen mit einer digitalen Filmkamera mit entsprechend geringer Auflösung. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, wurde inzwischen eine digitale Panoramakamera mit einem Leica-Objektiv und ca. 10 Mio. Pixel beschafft.
A method for determining properties of a pipeline includes feeding a sound wave signal at a predetermined feed point into the pipeline so that the sound wave signal propagates in an axial direction of the pipeline. The frequency spectrum of the transmitted sound wave signal has a frequency component or a spectral range with a maximum frequency that is smaller than the lower limit frequency for the first upper mode. Reflected portions of the transmitted sound wave signal are detected as received sound wave signal and are evaluated with regard to the transmitted sound wave signal to determine at least the distance of each reflection site from the feed point.
The industry of the agave-derived bacanora, in the northern Mexican state of Sonora, has been growing substantially in recent years. However, this higher demand still lies under the influences of a variety of social, legal, cultural, ecological and economic elements. The governmental institutions of the state have tried to encourage a sustainable development and certain levels of standardization in the production of bacanora by applying different economical and legal strategies. However, a large portion of this alcoholic beverage is still produced in a traditional and rudimentary fashion. Beyond the quality of the beverage, the lack of proper control, by using adequate instrumental methods, might represent a health risk, as in several cases traditional-distilled beverages can contain elevated levels of harmful materials. The present article describes the qualitative spectral analysis of samples of the traditional-produced distilled beverage bacanora in the range from 0 cm−1 to 3500 cm−1 by using a Fourier Transform Raman spectrometer. This particular technique has not been previously explored for the analysis of bacanora, as in the case of other beverages, including tequila. The proposed instrumental arrangement for the spectral analysis has been built by combining conventional hardware parts (Michelson interferometer, photo-diodes, visible laser, etc.) and a set of self-developed evaluation algorithms. The resulting spectral information has been compared to those of pure samples of ethanol and to the spectra from different samples of the alcoholic beverage tequila. The proposed instrumental arrangement can be used the analysis of bacanora.
Raman spectra from three different binary gasoline-ethanol blends (with ratios 95:5, 90:10, and 85:15) have been obtained by using a low-cost, frequency precise Fourier-transform Raman spectrometer (FT-Raman) prototype. The spectral information is presented in the range of 0 to 3500 cm-1 with a resolution of 1.66 cm-1, which is greater than the required for most liquid and solid chemical samples. This set-up delivers spectral information about the sample with a reduced spectral deviation compared to theoretical values (less than 0.4 cm-1 without compensation for instrumental response). The robust and highly fexible FT-Raman prototype presented for the spectral analysis, consisting mainly of a Michelson interferometer and a self-designed photon counter, is able to deliver high resolution and frequency precise Raman spectra from the gasoline-ethanol blends comparable to the obtained by using commercial devices. This FT-Raman set-up does not need additional complex hardware or software control and relies on re-sampling and interpolation algorithms. The qualitative spectral information obtained has been used to calculate the proportion of gasoline and ethanol present in the used chemical samples without using extra calibrations methods or chemical markers.
The combination of fossil-derived fuels with ethanol and methanol has acquired relevance and attention in several countries in recent years. This trend is strongly affected by market prices, constant geopolitical events, new sustainability policies, new laws and regulations, etc. Besides bio-fuels these materials also include different additives as anti-shock agents and as octane enhancer. Some of the chemical compounds in these additives may have harmful properties for both environment and public health (besides the inherent properties, like volatility). We present detailed Raman spectral information from toluene (C7H8) and ethanol (C2H6O) contained in samples of ElO gasoline-ethanol blends. The spectral information has been extracted by using a robust, high resolution Fourier-Transform Raman spectrometer (FT-Raman) prototype. This spectral information has been also compared with Raman spectra from pure additives and with standard Raman lines in order to validate its accuracy in frequency. The spectral information is presented in the range of 0 cm-1 to 3500 cm-1 with a resolution of 1.66cm-1. This allows resolving tight adjacent Raman lines like the ones observed around 1003cm-1 and 1030cm-1 (characteristic lines of toluene). The Raman spectra obtained show a reduced frequency deviation when compared to standard Raman spectra from different calibration materials. The FT-Raman spectrometer prototype used for the analysis consist basically of a Michelson interferometer and a self-designed photon counter cooled down on a Peltier element arrangement. The light coupling is achieved with conventional62.5/125μm multi-mode fibers. This FT-Raman setup is able to extract high resolution and frequency precise Raman spectra from the additives in the fuels analyzed. The proposed prototype has no additional complex hardware components or costly software modules. The mechanical and thermal disturbances affecting the FT-Raman system are mathematically compensated by accurately extracting the optical path information of the Michelson interferometer. This is accomplished by generating an additional interference pattern with a λ = 632.8 nm Helium-Neon laser (HeNe laser). It enables the FT-Raman system to perform reliable and clean spectral measurements from the materials under observation.