ASTF: Visual Abstractions of Time-Varying Patterns in Radio Signals

A time-frequency diagram is a commonly used visualization for observing the time-frequency distribution of radio signals and analyzing their time-varying patterns of communication states in radio monitoring and management. While it excels when performing short-term signal analyses, it becomes inadaptable for long-term signal analyses because it cannot adequately depict signal time-varying patterns in a large time span on a space-limited screen. This research thus presents an abstract signal time-frequency (ASTF) diagram to address this problem. In the diagram design, a visual abstraction method is proposed to visually encode signal communication state changes in time slices. A time segmentation algorithm is proposed to divide a large time span into time slices.Three new quantified metrics and a loss function are defined to ensure the preservation of important time-varying information in the time segmentation. An algorithm performance experiment and a user study are conducted to evaluate the effectiveness of the diagram for long-term signal analyses.Comment: 11 pages, 9 figure

Electrify Atwater Kent

The Electrify Atwater Kent project aims to breathe new life into the dull, dreary building of Atwater Kent. LED stairs, bringing a modern look to the front stairwell, as well as the RasPiano, with customizable filters and visualizations to demonstrate the discipline of signal processing, will be installed in the building. With a full installation the project aimsto make Atwater Kent not just a more welcoming space that students feel comfortable studying in, but an inspiration for future engineers as well

Investigation and modeling of viscoelastic moduli for multilayered polymeric systems using high frequency ultrasonic waves

Mechanical characterization of both the bulk and individual layer properties of layered polymer stacks provides important information for their use in novel applications. A single technique to measure both the bulk and layer properties is atempted. Ultrasonic testing provides an opportunity to determine the mechanical characteristics for layered samples in the form of the complex mechanical moduli. These moduli express the viscoelastic properties of the materials. Using ultrasound, this can be done for the bulk and the layers in a single test. With ultrasound, the ability to determine the complex moduli in single layers has been demonstrated. The moduli were determined within the expected range. The ultrasonic testing has also allowed the determination of the speed of sound of the individual layers in a 2 layer sample consisting of layers of Polycarbonate and Poly(methyl methacrylate). Internal interference limited the ability to measure attenuation. To attempt to allow for analysis of these complex waveforms, a secondary technique for waveform analysis has been proposed and developed. This method employs a finite element simulation to replicate the experiment. By deriving a simulation with the complex moduli as inputs, it is possible to use the simulation results to measure the moduli of multilayered samples. This is done comparatively through iteration of the simulation inputs. When a set of inputs creates a simulated result matching the experimental scans, a solution has been found. A preliminary version of the simulation is presented and demonstrated

Sistemas de teste automáticos para transceivers NG-PON2

Optical communications have had a fundamental role in conecting people worldwide. More than ever, there has been an incessant necessity to turn technology more ubiquitous With recent advancements in optical technology, it has become possible to keep up with the demand for higher transmission rates in upstream or downstream, higher bandwidth e still guaranteeing Quality of Service (QoS) among inumerous users This emerging necessity has taken telecommunication companies to inovate in the area of development regarding optical equipment and also dealing with the referred necessities. For this to happen, good quality control, calibration e testing of produced parts is of paramount importance. The work cut out for this dissertation is focused on the improvement and addition of funtionalities to a test-board designed to perform measurements of BER levels, calibration and maintenance of parts according to the newest optical standard(New Gigabit Passive Optical Network 2 (NGPON2)) that operates in maximum rates of 10Gb/s per channel. In the rst part of this work, emphasis is given to the development of a slave Inter Integrated Circuit (I2C) module that ensures connection between the test board and the user, supplying BER values measured through a block dedicated to measure BER levels. Later the same module will allow to access all micro-controlers of the test-board, ensuring calibration functions. On a second part, a characterization of different transceivers of different Field Programmable Gate Array (FPGA)s is performed, consisting of an eye diagram analysis of the transceivers and if possible, to test 10Gb/s continuous mode through BER curves assessing their response. Finally, a comparison is made between all transceivers, the obtained response along with all the respective results, will contribute to the source project of the automatic test board developed at PICadvanced with the intent on evaluating 10 Gigabit Small Form Factor Pluggables (XFP) production.As comunicações têm vindo a ter um papel fundamental em interligar todas as pessoas do mundo. Mais do que nunca, tem havido uma incessante necessidade de tornar a tecnologia mais ubíqua. Com o recente avanço e desenvolvimento da tecnologia Optica, tem sido possível acompanhar a demanda por altas taxas de transmissão em upstream ou downstream, maior largura de banda e ainda garantir Quality of Service (QoS) entre ínumeros utilizadores, etc. . . Esta necessidade emergente tem levado empresas de telecomunicações a inovar na área de desenvolvimento de equipamento óptico e por consequente, comaltar as necessidades referidas. Para isto acontecer tem de haver um bom controlo, calibração e teste de peças produzidas. O trabalho desta dissertação dedica-se ao melhoramento e acrescento de funcionalidades a uma placa de testes desenhada para desempenhar medições de níveis de Bit Error Ratio (BER), calibração e manutenção de peças para o novo standard óptico (New Gigabit Passive Optical Network 2 (NGPON2)) que recorre ao uso de taxas máximas de transmissão de 10Gb/s por canal Na primeira parte do trabalho é dado foco ao desenvolvimento de um módulo escravo Inter Integrated Circuit (I2C) que visa estabelecer o contacto entre a placa de calibração e o utilizador fornecendo os valores de BER medidos através de um bloco dedicado a medir o nível de BER. Mais tarde este módulo servirá para poder aceder aos micro-circuitos da placa de testes podendo realizar funções de calibração. Numa segunda parte, é realizada uma caracterização de diferentes transceivers de diferentes Field Programmable Gate Array (FPGA)s, a caracterização consiste numa análise do diagram de olho de transceivers e ainda sendo possível, testar o modo contínuo nas mesmas, através curvas de BER para avaliar a sua resposta. Por fim, é feita uma comparação entre os mesmos transceivers, além de que todos os resultados obtidos irão contribuir para a o projecto fonte da placa de testes automatizada desenvolvida pela PICadvanced com o intuito de avaliar a produção de 10 Gigabit Small Form Factor Pluggables (XFP).Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicaçõe

Single-Cell Impedance Spectroscopy

Impedance spectroscopy (IS) is an important tool for cell detection and characterization in medical and food safety applications. In this thesis, the Cal Poly Biofluidics Lab’s impedance spectroscopy system was re-evaluated and optimized for single-cell impedance spectroscopy. To evaluate the IS system, an impedance spectroscopy bioMEMS chip was fabricated in the Cal Poly Microfabcrication lab, software was developed to run IS experiments, and studies were run to validate the system. To explore IS optimization, Maxwell’s mixture theorem and the Schwartz-Christoffel transform were used to calculate an analytic impedance solution to the co-planar electrode system,a novel volume fraction to account for the non-uniformity of the electric field was developed to increase the accuracy of the analytic solution and to investigate the effect of cell position on the impedance spectrum, a software program was created to allow easy access to the analytic solution, and FEA models were developed to compare to the analytic solution and to investigate the effect of complex device geometry

Visualisation de l'information appliquée à l'analyse et à l'attribution de performances financières

Croesus Finansoft développe depuis 28 ans un logiciel intégré de gestion de portefeuille pour les firmes de courtages et les conseillers indépendants. Leur application est présentement utilisée par la plupart des grandes firmes au pays, incluant les financières CIBC, Banque Nationale, Valeurs Mobilières Desjardins et TD. L’application développée par l’entreprise doit donc gérer des tables de données contenant souvent plus d’un milliard de transactions. Pour l’entreprise, le défi est de taille. L’application doit offrir une vue cohérente des portefeuilles des investisseurs, en plus de guider les gestionnaires quant aux nouvelles possibilités d’investissement, au suivi des objectifs de placement, des calculs de rendement, de performance, etc. Malgré les différentes avancées technologiques, certaines de ces tâches sont encore très difficiles à effectuer, principalement à cause de la quantité de données impliquées. L’analyse des performances des portefeuilles d’investissements est particulièrement problématique dans ces circonstances. L’analyse de performances ne se limite pas simplement à comparer des rendements obtenus à différents moments dans le temps. Il s’agit d’un processus complexe qui demande la corrélation d’une multitude d’informations afin d’obtenir une vue complète de la situation. Les performances des investissements sont toujours évaluées par rapport à une référence, par exemple un indice de marché. L’attribution de performances tente d’expliquer d’où proviennent les écarts de rendement par rapport à cette référence. Est-ce explicable par le fait que les investisseurs ont choisi des titres ayant offert des rendements supérieurs à ceux de l’indice ? Ou encore parce qu’ils ont investi davantage dans les obligations à long terme, limitant ainsi leur exposition au risque ? L’outil développé par Croesus permet facilement de mesurer les performances d’un seul portefeuille ou d’un petit groupe de portefeuilles. Effectuer cette analyse pour tous les clients d’une succursale simultanément devient beaucoup plus complexe. Croesus ne supporte pas non plus l’attribution de performances. Pour les gestionnaires de l’entreprise, offrir ces fonctionnalités s’avère un enjeu de taille, surtout à cause de la quantité de données impliquées. Comment présenter ces informations à l’expert sans créer une surcharge d’information ? Comment permettre d’identifier facilement les problèmes dans les données, les tendances générales, les écarts par rapport aux références, de façon à ce que des actions concrètes puissent être mises en place afin de corriger la situation ? La visualisation permet de tirer profit de la capacité humaine à interpréter des images beaucoup plus rapidement et efficacement que des données numériques ou textuelles. Elle vise à augmenter les capacités de traitement de l’humain, de façon à ce qu’il soit conservé dans le processus d’analyse, contrairement aux processus de décisions automatisés. Bien que la visualisation soit un domaine actif de recherche depuis de nombreuses années, très peu de solutions adaptées à la réalité de la finance, et encore moins à l’analyse des performances, ont été présentées jusqu’à présent. Cette thèse explore différentes techniques de visualisation permettant de simplifier le processus d’analyse de performances financières dans le contexte de gestion de portefeuilles de l’application développée par Croesus. Elle présente les résultats de trois projets distincts réalisés au cours des dernières années, tous liés à l’analyse des performances financières. Le premier projet présente une technique d’interaction novatrice permettant de simplifier l’analyse des performances sur un graphique linéaire simple (line graph). Que ce soit pour comparer les rendements de plusieurs centaines de portefeuilles simultanément ou pour plusieurs centaines de titres d’un secteur d’activité, les graphiques linéaires sont rapidement surchargés d’information, rendant l’analyse plutôt complexe. L’outil proposé, VectorLens, permet d’explorer les données en offrant des techniques de sélection avancées. La principale contribution concerne la sélection angulaire. Dans la mesure où le graphique présente des rendements, la pente des droites encode l’essentiel de l’information. VectorLens tire profit de cette caractéristique et permet, en un seul mouvement, de sélectionner rapidement et efficacement les éléments en fonction de leur pente, moyennant une marge établie de façon dynamique. L’outil intègre également d’autres outils de sélection, incluant la sélection par zone (pinceau), la sélection par catégories, etc. Il est également possible de combiner plusieurs lentilles VectorLens pour effectuer des requêtes plus complexes. La technique a été comparée aux principales techniques de sélection de courbes dans le cadre d’une expérience contrôlée en laboratoire. Les résultats ont démontré que VectorLens offrait des performances supérieures ou égales dans la plupart des cas, en plus d’être préférée par la plupart des utilisateurs. Le deuxième projet propose une nouvelle technique de visualisation permettant de séparer efficacement les couches d’informations sur un graphique linéaire simple. Cette technique s’avère intéressante pour comparer les rendements de titres de différents secteurs, ou même les rendements de portefeuilles de différents clients, gestionnaires ou même succursales, par exemple. Plutôt que d’utiliser uniquement la couleur pour séparer les différents groupes d’éléments, cette technique consiste à exploiter l’espace inutilisé entre deux valeurs sur l’abscisse en compressant les courbes des différentes couches, de façon à éviter l’occlusion causée par le chevauchement des courbes. Plusieurs variantes tirant profit de ce concept ont été proposées et comparées à l’état de l’art dans le cadre d’une évaluation en laboratoire. Les résultats ont démontré que les techniques de compression, et plus particulièrement la technique superposée, permettaient d’effectuer les tâches de façon plus précise et avec un taux de succès globalement supérieur par rapport à l’état de l’art. Enfin, le troisième projet tente d’adresser le problème d’attribution de performances à grande échelle. Deux nouvelles techniques de visualisation, basées sur un graphique ternaire (ternary plot), ont été proposées afin de représenter sur un seul graphique la relation entre le rendement différentiel avec la référence et les effets expliquant cette différence. Un système complet, sous la forme d’un tableau de bord intégrant les visualisations proposées, a été développé et évalué avec quatre experts du domaine dans un contexte réel d’analyse. Les résultats ont démontré que les outils proposés permettent d’analyser un grand ensemble de portefeuilles, à différents niveaux, de façon simple et efficace. Les outils proposés révèlent clairement les écarts de performance, permettent d’identifier facilement la source du problème, et même la stratégie globale utilisée par les gestionnaires de comptes auprès de leurs clients et les comptes qui dévient de ces stratégies

Distributed force model for arbitrarily shaped IMPC actuators

A model that describes the relationship of an arbitrarily shaped artificial muscle to the force it produces does not currently exist for actuators made of ionic polymer-metal composites (IPMC), a type of electroactive smart material. The model in this thesis couples a finite element force simulation for IPMC with a novel method of performing force measurements for IPMC actuators. The model is capable of predicting the blocked force output for IPMC actuators of arbitrary dimension. The ultimate goal of this work is to create a method of analysis that allows for the design of custom IPMC fingers that have specific force production and actuation properties

NASA Tech Briefs, April 1997

Topics covered include: Video and Imaging; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery/Automation; Manufacturing/Fabrication; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences; Books and Reports

Comparison of Regular Ringer’s Solution and Glucose Ringer’s Solution on the Longevity of the Hirudo medicinalis’ Retzius Cell

In 1882, Sydney Ringer, a professor of medicine at University College in London, experimented with the frog ventricle to better understand how each constituent of blood influences contraction. The ultimate goal was to create an artificial circulating fluid to use for the perfusion of isolated organs, in this case, a frog heart. Today, Ringer’s solution is still used in research for physiological studies requiring the survival and maintenance of specimens outside of their host bodies. One such example is the use of medicinal leech ganglia for electrophysiological measurements. In this thesis, I am comparing two Ringer’s solutions, original versus added glucose, and their impact on the longevity of the ganglia. By stimulating cells in the dissected ganglia submerged in Ringer’s solution with a micropipette, action potential responses can be recorded and used to compare longevity of the cells in each solution. By providing the dissected ganglia with an additional source of fuel, I hypothesized that cells in the glucose-enriched Ringer’s solution would live longer, and thus provide action potentials longer, than cells in regular Ringer’s solution with a minimum increase in longevity of thirty minutes. Data analysis showed that glucose Ringer’s solution did not keep the cells alive longer than regular Ringer’s solution when the difference of means was set to 30 minutes. However, data did show a significant difference in the average longevity of the Retzius cell in glucose Ringer’s solution versus regular Ringer’s solution when the difference of means was set to zero

NASA Tech Briefs, February 1991

Topics: New Product Ideas; NASA TU Services; Electronic Components and Circuits; Electronic Systems; Physical Sciences; Materials; Computer Programs; Mechanics; Machinery; Fabrication Technology; Mathematics and Information Sciences; Life Sciences