430 research outputs found

    Effect of electron number densities on the radio signal propagation in an inductively coupled plasma facility

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    Spacecraft entering a planetary atmosphere are surrounded by a plasma layer containing high levels of ionization, due to the extreme temperatures in the shock layer. The high electron number densities cause attenuation of the electromagnetic waves emitted by the on-board antennas, leading to communication blackout for several minutes. This work presents experimental measurements of signal propagation through an ionized plasma flow. The measurements are conducted at the VKI plasma wind tunnel (Plasmatron) using conical horn antennas transmitting in the Ka-band, between 33 and 40 GHz. Testing conditions at 15, 50 and 100 mbar, and powers between 100 and 600 kW cover a broad range of the testing envelope of the Plasmatron as well as a broad range of atmospheric entry conditions. The transmitting antenna is characterized at the UPC anechoic chamber, obtaining the radiation patterns, beamwidth, and gain at the boresight direction; and an optical ray tracing technique is used to describe the electromagnetic waves propagation in the plasma flowfield inside of the Plasmatron chamber. The signal propagation measurements show clear attenuation when the signal is propagating through the plasma, varying between 2 and 15 dB depending on the testing conditions. This attenuation increases with electron number densities, which are driven by the Plasmatron power and pressure settings. Preliminary evidence of Faraday rotation effects caused by the plasma is also observed.Diana Luís research is funded by a doctoral fellowship (2021.04930.BD) granted by Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT Portugal). The research of Vincent Fitzgerald Giangaspero is supported by SB PhD fellowship 1SA8219N of the Research Foundation - Flanders (FWO). The resources and services used for the BORAT simulations were provided by the VSC (Flemish Supercomputer Center), funded by the Research Foundation - Flanders (FWO) and the Flemish Government. The MEESST project is funded by the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 899298.Peer ReviewedPostprint (published version

    Application of non-destructive techniques for the determination of quality parameters and classification of iberian pig carcasses

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    Tesis por compendio de publicaciones[ES]El cerdo ibérico es una raza autóctona ligada al ecosistema de la dehesa, localizada en el sureste de la Península Ibérica y reconocida por la destacable calidad organoléptica de los productos derivados. La alta demanda de productos ibéricos, junto con una limitada producción de animales cebados en regímenes extensivos alimentados a base de bellota y pasto (montanera), ha dado lugar a la cría de animales en regímenes intensivos y al empleo de cruces con razas mejorantes. La calidad final de la carne de estos animales, y de sus productos derivados, está fuertemente relacionada con diferentes factores como la producción animal, la raza, la alimentación, la edad o el peso en el momento del sacrificio. Son diversos los métodos analíticos que han sido estudiados y aplicados de cara a poder garantizar la autenticidad de la raza y la alimentación suministrada al animal, sin embargo, en el momento actual no existe ningún método analítico oficial. La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) es una herramienta multiparamétrica que ha sido ampliamente empleada para evaluar características de la carne y calidad de los productos cárnicos. En el sector ibérico, la tecnología NIR ha sido aplicada para la cuantificación de los contenidos en proteína, grasa y humedad, para la predicción del perfil en ácidos grasos y de la dieta del cerdo durante el proceso de engorde. Esta metodología analítica permite obtener los resultados de forma inmediata, individualizada, no destructiva y respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, la interpretación de los espectros obtenidos mediante su aplicación requiere ser complementada con complejos métodos quimiométricos. En esta tesis se propone el uso de la tecnología NIRS con el fin de predecir parámetros determinantes de la calidad de la grasa en cerdo ibérico como el perfil lipídico y la relación isotópica de Carbono (δ13 C). Se aborda así mismo la aplicación de la tecnología NIRS y la espectrometría de movilidad iónica acoplada a la cromatografía de gases (GC-IMS) con fines de clasificación/autentificación. Finalmente, la tesis analiza la viabilidad del uso de equipos portátiles, que facilitan el trabajo en campo, y que han experimentado un claro auge en los últimos años. En el primer artículo incluido en la presente tesis, se estudió la posibilidad de predecir la composición del perfil de ácidos grasos y el valor de δ13 C (‰) en grasa subcutánea intacta usando un equipo NIRS portátil. Los resultados se compararon con los obtenidos aplicando el equipo NIRS de sobremesa tanto en grasa fundida como intacta. En el segundo de los artículos se evalúan los cambios en el perfil lipídico de la grasa y en la relación isotópica de carbono, antes y después de la fase de cebo en montanera, analizándose así mismo la influencia de diferentes tiempos de permanencia en montanera. La existencia de correlaciones entre el isótopo δ13 C (‰) y el perfil lipídico también ha sido estudiada con el fin de poder clasificar el producto en función de la alimentación animal. El tercer artículo evalúa el potencial de clasificación de la tecnología NIRS frente a GC-IMS, en grasa subcutánea, en el momento del sacrificio. El objetivo que se persigue es la clasificación en función de la raza de los animales y los días que han permanecido alimentándose en régimen de montanera. Las conclusiones que derivan de los estudios realizados señalan que la utilización de la espectroscopia NIR, tanto con equipos de sobremesa como portátiles, resulta adecuada para predecir parámetros de calidad en la grasa de cerdo ibérico. Esta tecnología podría reemplazar a los análisis químicos en el laboratorio, más costosos y menos respetuosos con el medio ambiente. La combinación de herramientas quimiométricas con las técnicas de CG-IMS y NIRS ha permitido clasificar la grasa en función del periodo de alimentación en montanera y de la raza. Todo ello apunta al enorme potencial la metodología NIRS para garantizar la autenticidad de las canales en el sector del cerdo ibérico, ofreciendo la posibilidad de conocer los resultados de forma inmediata y de operar de forma rutinaria en las líneas de faenado. [EN]The Iberian pig is an indigenous breed associated with the dehesa ecosystem, which is located in the southwest of the Iberian Peninsula. It is well known for the remarkable organoleptic quality of its derivatives. The high demand for Iberian products, together with the limited production of Iberian pigs reared extensively and fed on acorns and grass (the montanera system), has led to intensive rearing of this breed and also to its crossbreeding with improved breeds. The final quality of the meat from these animals and their products is strongly correlated with different factors such as animal production, the breed, the feeding regime, and the age or slaughter weight. Several analytical techniques have been studied and applied to guarantee the authenticity of the breed and the feeding regime. However, there is currently no official analytical method for the purpose. Near Infrared Spectroscopy (NIR) is a multi-parametric tool which has been widely used to assess meat characteristics and meat product quality. In the sector of the Iberian breed, NIR technology has been applied to quantify protein, fat, and moisture, to predict the fatty acid profile, and to determine the feeding regime during the fattening period. This analytical methodology allows immediate individualised results to be obtained without sample destruction and in an environmentally friendly manner. However, the spectra obtained need to be interpreted by complex chemometric methods. This PhD thesis proposes the use of NIRS technology for predicting parameters which determine the quality of Iberian pig fat, such as the lipid profile and the carbon isotopic ratio δ13 C (‰). The application of NIRS technology and gas chromatography together with ion mobility spectrometry (GC-IMS) for classification/authentication purposes is also addressed. Finally, this study analyses the viability of using portable equipment, which facilitates work in situ and has experienced a boom in recent years. The first article included in the PhD thesis evaluated the feasibility of predicting the lipid profile composition and the δ13 C (‰) of intact subcutaneous fat by using a portable NIRS device. The results were compared with those obtained by using benchtop NIRS equipment on both extracted and intact fat.In the second article, the changes in the lipid profile and the carbon isotope ratio observed before and after the fattening period on the montanera were evaluated. The influence of different montanera times on these parameters was also analysed. Significant correlations between the δ13 C isotope (‰) and the different fatty acids were studied in order to classify the samples according to animal feeding. The third article compares the classification ability of NIRS and GC-IMS technologies when applied at slaughter to subcutaneous fat. The aim was to achieve a correct classification according to the breed and the number of days spent feeding under the montanera system. The conclusions deriving from the present studies indicate that the application of NIR spectroscopy, using both benchtop and portable equipment, is suitable for predicting the quality parameters of Iberian fat. This technology could replace costlier and less environmentally-friendly laboratory chemical analyses. The combination of chemometric tools with NIRS and GC-IMS technologies has made it possible to classify Iberian fat correctly according to the fattening time and the breed. All these results point to the enormous potential of NIRS technology to guarantee the authenticity of Iberian pig carcasses. In fact, it offers the possibility of ascertaining the results immediately which allows for routine operations on the slaughter lines

    Exploring 21st Century Learning in Virginia Secondary School Technology and Engineering Classrooms: A Hermeneutic Phenomenological Study

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    The purpose of this phenomenological study was to examine how integrative STEM teachers utilize the Standards for Technological and Engineering Literacy (STEL) to foster and assess 21st-century learning in technology and engineering classes at multiple Virginia public secondary schools. The theory guiding this study was Kolb’s experiential learning theory, which integrates nine learning theories into an innovative cyclical learning process that is like the engineering design loop. This hermeneutic phenomenology included 15 Virginia technology and engineering schoolteachers (Grades 6-12) who purposefully taught multiple academic disciplines and utilized the eight practices of the STEL in the context of their curriculum to foster 21st-century learning. Data collection included individual interviews, journal prompts, and physical artifacts (lesson plans, assessment tools, etc.). Data were entered into the Delve data analysis software and were analyzed using Van Manen’s hermeneutic phenomenological theory for common themes regarding the fostering and assessment of 21st-century literacy. The themes extracted from the data included measuring 21st-century learning, developing 21st-century curriculum, and the eight practices of technology and engineering educators: creativity, collaboration, communication, critical thinking, optimism, attention to ethics, systems thinking, and making and doing. The findings indicated that integrative STEM methodology, multidisciplinary instruction, and the eight practices of the STEL fostered 21st-century learning. This study’s significance was to add to the available literature on integrative STEM education and the STEL fostering 21st-century learning

    Estrategias de visión por computador para la estimación de pose en el contexto de aplicaciones robóticas industriales: avances en el uso de modelos tanto clásicos como de Deep Learning en imágenes 2D

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    184 p.La visión por computador es una tecnología habilitadora que permite a los robots y sistemas autónomos percibir su entorno. Dentro del contexto de la industria 4.0 y 5.0, la visión por ordenador es esencial para la automatización de procesos industriales. Entre las técnicas de visión por computador, la detección de objetos y la estimación de la pose 6D son dos de las más importantes para la automatización de procesos industriales. Para dar respuesta a estos retos, existen dos enfoques principales: los métodos clásicos y los métodos de aprendizaje profundo. Los métodos clásicos son robustos y precisos, pero requieren de una gran cantidad de conocimiento experto para su desarrollo. Por otro lado, los métodos de aprendizaje profundo son fáciles de desarrollar, pero requieren de una gran cantidad de datos para su entrenamiento.En la presente memoria de tesis se presenta una revisión de la literatura sobre técnicas de visión por computador para la detección de objetos y la estimación de la pose 6D. Además se ha dado respuesta a los siguientes retos: (1) estimación de pose mediante técnicas de visión clásicas, (2) transferencia de aprendizaje de modelos 2D a 3D, (3) la utilización de datos sintéticos para entrenar modelos de aprendizaje profundo y (4) la combinación de técnicas clásicas y de aprendizaje profundo. Para ello, se han realizado contribuciones en revistas de alto impacto que dan respuesta a los anteriores retos

    General Course Catalog [2022/23 academic year]

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    General Course Catalog, 2022/23 academic yearhttps://repository.stcloudstate.edu/undergencat/1134/thumbnail.jp

    Deep Learning Techniques for Multi-Dimensional Medical Image Analysis

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    MINT-Bildung im Primarbereich. Qualität im Unterricht zu MINT-Themen stärken

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    Der sechzehnte Band der Schriftenreihe der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“, mit einem Geleitwort von Andreas Hartinger, stellt drei Beiträge vor, die im Rahmen des Projektes PRIMA!2023 zur fachlichen Fundierung der Stiftungsarbeit im Primarbereich entstanden sind. Inhaltliche Schwerpunkte sind einerseits die Qualität von MINT-Unterricht und anderseits die Frage, wie Lehrkräfte fortgebildet werden sollten, um guten MINT-Unterricht planen und durchführen zu können. Mirjam Steffensky zeigt allgemeine Modelle zur Erfassung von Unterrichtsqualität auf und gibt Einblick in MINT-spezifische Unterrichtsansätze. Sie identifiziert allgemeine Unterrichtsqualitätsdimensionen für den Unterricht im Primarbereich und formuliert auf Seiten der Lernenden Voraussetzungen für eine gelingende Teilnahme am MINT-Unterricht. Nadine Bergner, Kim Lange-Schubert, Jörg Ramseger, Marcus Schütte und Annett Steinmann stellen Gemeinsamkeiten und Besonderheiten der MINT-Disziplinen für den Primarbereich in den Fokus und diskutieren Möglichkeiten und Herausforderungen eines fachintegrierten sowie fachspezifischen MINT-Unterrichts. Im Rahmen von Praxisbeispielen zeigen die Autorinnen und Autoren Möglichkeiten zur Verzahnung der Disziplinen M, I, N und T für qualitätsvollen Unterricht im Primarbereich auf. Ergänzt werden die Erkenntnisse um ein MINT-Rahmenkonzept, welches der stiftungsinternen Angebotsentwicklung als konzeptionelle Grundlage für fachintegriertes MINT-Lernen dient. Im dritten Beitrag von Julia Barenthien und Simone Dunekacke wird der internationale Forschungsstand zu MINT-Lehrkräftefortbildungen im Primarbereich zusammengefasst. Neben Empfehlungen für die Stiftungsarbeit formulieren die Autorinnen einen Kriterienkatalog mit Gelingensbedingungen für wirksame MINT-Lehrkräftefortbildungen. Als Beispiel einer wirksamen Lehrkräftefortbildung zu MINT-Themen wird im letzten Beitrag die Entwicklung und Pilotierung der stiftungseigenen Blended-Learning-Fortbildungsreihe zur Informatischen Bildung beschrieben. Das Schlusskapitel des Bandes beschreibt den Umgang mit den wissenschaftlich fundierten Ergebnissen in der inhaltlichen und strategischen Ausrichtung der Stiftung „Haus der kleinen Forscher“ und ihrer fachlichen Weiterentwicklung. (DIPF/Orig.
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