The diploma thesis deals with the concept of a high-frequency chamber which serves for desiccation of emulsion consisted of oil and water where the contents of water is over 30% of the emulsion capacity. The high-frequency chamber works on frequency 2,45 GHz. The task was to design a numerical model in which a high-frequency thermic conjugated problem is solved. The design of a high-frequency chamber is made up considering the heat distribution in inhomogeneous environment as well as chemical and physical changes. The proportions of the high-frequency chamber can guarantee the biggest output transmitted from the source to the chamber with the emulsion desiccated and uniform layout of electromagnetic field. These criteria are necessary for smooth heating of the emulsion desiccated. In this diploma thesis, there were several numerical models with various proportions made up. Finally, the one with the shortest time of heating the emulsion in reference to emulsion capacity was chosen.

The theme of my diploma thesis is a realization of the high frequency amplifier with possibility to change its class between class A, B and C with output low pass and band pass filters. The output power is supposed to be at about 10 W in frequency range 3,5 MHz to 14 MHz. The thesis contains theory of amplifier respectively transceiver and filters. In next parts I will design, simulate, realize and measure created amplifier and filters.

The aim of the master´s thesis is to create a high-frequency amplifier with switching power amplifier classes among classes A, B, C with output power of 10 W. The amplifier operates at frequency from 3.5 MHz to 14 MHz. Master´s thesis includes also theoretical analysis, design of lowpass filter and amplifiers and their simulation, mechanical realization and measured parameters of the amplifier.

Main issue of this master´s thesis deals with high-frequency pulsations caused by cavitating hydraulic components (in this case nozzle and throttle valve). In first measurement on the nozzle was not a high-frequency sensor set in the way, so the evaluation was incorrect. After re-setting of the way was the nozzle measured again and the pulsations were evaluated correct this time. During the last measurement was the sensor located behind the throttle valve, which was with gradual opening and cavitation treatment measured. Resulting dependencies worked out on time dependence. A special mathematical method, Fourier transformation, was used. It transformed pressure amplitudes into frequency dependence. Evaluation of dependecies is the basic step for frequency band assesment, in which the cavitation on particular components happens.

Thesis describing design and measurement of the vector reflectometer system based on six port principle. The expectations for precision measurement in wide bandwidth system are explained. Diode linearization problem is described and the calibration method especially designed for the wide band systems is explained. And finally several data processing methods for the final result decision are compared.

Dans la course aux développements des technologies, une révolution a été induite par l'apparition des technologies Nitrures depuis deux décennies. Ces technologies à grande bande interdite proposent en effet une combinaison unique tendant à améliorer les performances en puissance, en intégration et en bilan énergétique pour des applications hautes fréquences (bande L à bande Ka en production industrielle). Ces technologies mobilisent fortement les milieux académiques et industriels afin de proposer des améliorations notamment sur les aspects de fiabilité. Les larges efforts consentis par des consortiums industriels et académiques ont permis de mieux identifier, comprendre et maîtriser certains aspects majeurs limitant la fiabilité des composants, et ainsi favoriser la qualification de certaines filières. Cependant, la corrélation et l'analyse physique fine des mécanismes de dégradation suscite encore de nombreux questionnements, et il est indispensable de renforcer ces études par une approche d'analyse multi-outils. Nous proposons dans ce travail de thèse une stratégie d'analyse selon deux aspects majeurs. Le premier concerne la mise en œuvre d'un banc de stress qui autorise le suivi de nombreux marqueurs électriques statiques et dynamiques, sans modifier les conditions de connectiques des dispositifs sous test. Le second consiste à mettre en œuvre un modèle physique TCAD le plus représentatif de la technologie étudiée afin de calibrer le composant à différentes périodes du stress.Le premier chapitre est consacré à la présentation des principaux tests de fiabilité des HEMTs GaN, et des défauts électriques et/ou structuraux recensés dans la littérature ; il y est ainsi fait état de techniques dites non-invasives (c.-à-d. respectant l'intégrité fonctionnelle du composant sous test), et de techniques destructives (c.-à-d. n'autorisant pas de reprise de mesure). Le second chapitre présente le banc de stress à haute fréquence et thermique développé pour les besoins de cette étude ; l'adjonction d'un analyseur de réseau vectoriel commutant sur les quatre voies de tests permet de disposer de données dynamiques fréquentielles, afin d'interpréter les variations du modèle électrique petit-signal des modules sous test à différentes périodes du stress. [...] / In the race to technologies development, disruptive wide bandgap GaN devices propose challenging performances for high power and high frequency applications. These technologies strongly mobilize academic and industrial partners in order to improve both the performances and the reliability aspects. Extensive efforts have made it possible to better identify, understand and control first order degradation mechanisms limiting the lifetime of the devices; however, the correlation (and fine physical analysis) of different degradation mechanisms still raises many questions, and it is essential to strengthen these studies by mean of multi-tool analysis approach. In this thesis, we propose a twofold analysis strategy. The first aspect concerns the implementation of a stress bench that allows the monitoring of numerous static and dynamic electrical markers, without removing the devices under test from their environment (in order to have a consistent data set during the period of the strain application). The second aspect consists in implementing a physical TCAD model of the technology under study, in order to calibrate the component before stress, and to tune the model at different periods of stress (still considering stress-dependent parameters potentially affecting the device). The first chapter is devoted to the presentation of the main reliability tests of GaN HEMTs, and of the electrical and/or structural defects identified in the literature; it thus refers to so-called non-invasive techniques (i.e. respecting the functional integrity of the component under test), and destructive techniques (i.e. not allowing additive electrical measurement). The second chapter presents the high frequency and thermal stress bench dedicated to this study; the addition of a vector network analyzer switching between the four test channels provides dynamic frequency data, in order to interpret the variations of the small signal electrical model of the devices under test at different stress periods.[...]

Die vorliegende Dissertation verfolgt das Ziel, die von Nervenzellen maximal erreichte Signalrate zu bestimmen. Außerdem werden die bislang weitgehend unbekannten Anpassungen einer Synapse an die Anforderungen hochfrequenter Signalübertragung untersucht. Die maximale Übertragungsrate spielt im zentralen Nervensystem eine wichtige Rolle für die Codierung und Verarbeitung von Informationen. Neben den Grundlagen der synaptischen Übertragung und der neuronalen Informationscodierung werden in der Einleitung die anatomischen Gegebenheiten der Kleinhirnrinde und der Moosfaser-Körnerzell-Synapse vorgestellt. Präsynaptische patch-clamp-Messungen von Moosfaserboutons und die erstmals durchgeführten Messungen von präsynaptischen Boutons und postsynaptischen Körnerzellen („Paarableitungen“) werden erläutert. Mit Hilfe dieser Methoden wird gezeigt, dass die Kommunikation zwischen Nervenzellen mit Raten von bis zu einem Kilohertz stattfinden kann. Hierbei ist die präsynaptische Freisetzung von Botenstoffen schneller und effizienter als bisher bekannt. Ein einzigartiges Repertoire präsynaptischer Mechanismen wird charakterisiert und bildet die Grundlage der nachgewiesenen, hochfrequenten Informationsübertragung.:Abbildungsverzeichnis .......................................................................................... III Abkürzungsverzeichnis ........................................................................................ IV 1 Bibliographische Zusammenfassung .......................................................... 1 2 Einführung ..................................................................................................... 2 2.1 Der cerebelläre Cortex und die Moosfaser-Körnerzell-Synapse ............... 2 2.2 Grundlagen der synaptischen Übertragung .............................................. 5 2.3 Informationscodierung im Nervensystem .................................................. 6 2.4 Etablierung von Ableitungen an der Moosfaser-Körnerzell- Synapse .................................................................................................... 9 2.5 Quellen der Einführung ........................................................................... 13 3 Ziele der Arbeit ............................................................................................ 16 4 Publikationsmanuskript .............................................................................. 16 5 Zusammenfassung ...................................................................................... 29 6 Anlagen ........................................................................................................ 34 6.1 Supplemental Material ............................................................................ 34 6.2 Erklärung über den wissenschaftlichen Beitrag des Promovenden zur Publikation ............................................................................................... 54 6.3 Selbstständigkeitserklärung .................................................................... 55 6.4 Lebenslauf ............................................................................................... 56 6.5 Publikationen ........................................................................................... 58 6.6 Danksagung ............................................................................................ 59

Um die Vortriebsleistung von Maschinen zur Festgesteinsgewinnung zu steigern, wird das Prinzip der Aktivierung seit Jahren erfolgreich eingesetzt. Dabei wird der grundlegenden Arbeitsbewegung des eingreifenden Werkzeugs eine Schlag- oder Vibrationsbewegung überlagert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Möglichkeit zur hochfrequenten Aktivierung von Werkzeugen im Eingriff in Festgestein untersucht. Ziel der Arbeit ist es, die Besonderheiten beim Eingriff hochfrequent aktivierter Werkzeuge in Festgestein genauer zu definieren und zu klären, auf welchen Ursachen sie beruhen. Es werden konventionelle und hochfrequente Aktivierungsprinzipien beispielhaft vorgestellt und ein kurzer Einblick in das untersuchte Aktivierungsprinzip und dessen Besonderheiten gegeben. Eine Literaturrecherche gibt Informationen zu den Eigenschaften von Gesteinen mit besonderem Fokus auf dynamisch veränderlichen Kennwerten. Weiterhin wird Literatur zu den physikalischen Grundlagen des Werkzeugeingriffs und der Piezoaktorik vorgestellt. Eine theoretische Verarbeitung dieser Informationen in Form von Modellen wird neben praktischen Versuchen an einem Prüfstand vorgenommen.:Abkürzungen 8 1 Motivation und Einleitung 8 2 Einführung in das Thema „Aktivierte Werkzeuge” 10 2.1 Konventionelle Aktivierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2 Hochfrequente Aktivierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2.1 Stand der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 3 Eingrenzung des Problems, Definition der Arbeitsaufgaben 16 3.1 Vorbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2 Arbeitsplan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4 Recherchen 20 4.1 Literaturrecherche zu den Eigenschaften von Gesteinen . . 20 4.1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.2 Elastizität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 4.1.3 Härte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4.1.4 Festigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.1.5 Aufbau von Gesteinen . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.1.6 Versagen von Gesteinsstoffen . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.6.1 Versagensart . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.6.2 Festigkeitshypothesen . . . . . . . . . . . 26 4.1.6.3 Bruchmechanik . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.1.7 Dynamisch veränderliches Werkstoffverhalten . . . 27 4.1.7.1 Auswirkungen auf die elastischen Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 4.1.7.2 Auswirkungen auf die Festigkeit . . . . . . 29 4.1.7.3 Ursachen der Dehnratenabhängigkeit . . . 30 4.2 Literaturrecherche zur Modellierung des Werkzeugeingriffs 33 4.2.1 Vorbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4.2.2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.2.2.1 Elementarlösung nach Boussinesq . . . 35 4.2.2.2 Flächenpressung im Kontakt . . . . . . . . 36 4.2.2.3 Superposition zu einer Flächenlast . . . . 36 4.2.2.4 Verschiebung unter einem Werkzeug . . . 37 4.2.2.5 Versagenskriterium . . . . . . . . . . . . . 37 4.3 Literaturrecherche zur Modellierung der Piezoaktorik . . . 40 4.3.1 Vorbetrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.3.2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5 Modellbildungen und Simulationen 46 5.1 Modellierung des Werkzeugeingriffs . . . . . . . . . . . . . 46 5.1.1 Kontaktproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5.1.2 Spannungsfeld unter einer Flächenlast . . . . . . . 48 5.1.3 Dehnraten im Eingriff . . . . . . . . . . . . . . . . 51 5.1.4 Dynamische Festigkeitssteigerung . . . . . . . . . . 51 5.1.5 Erstellen des Versagenskriteriums . . . . . . . . . . 52 5.1.6 Simulation des Werkzeugeingriffs . . . . . . . . . . 54 5.2 Modellierung der Piezoaktorik . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.2.1 Randbedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.2.2 Modellbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.2.2.1 Elektrische Größen . . . . . . . . . . . . . 58 5.2.2.2 Mechanische Größen . . . . . . . . . . . . 61 6 Versuche 62 6.1 Voraussetzungen und Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.2 Planung und Ablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.2.1 Vorversuche zur Verifikation . . . . . . . . . . . . . 63 6.2.2 Hauptversuchsreihen . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 6.2.2.1 Einfluss der Aktivierungsfrequenz . . . . . 65 6.2.2.2 Einfluss von Lastwechselzahl und Nennspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6.3 Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 6.3.1 Vorversuche zur Verifikation . . . . . . . . . . . . . 66 6.3.2 Hauptversuchsreihen . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7 Diskussion 70 7.1 Dynamisch veränderliche Werkstoffeigenschaften . . . . . . 70 7.2 Simulationsergebnisse zum Werkzeugeingriff . . . . . . . . 72 7.2.1 Statischer Lastfall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7.2.2 Dynamischer Lastfall . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7.2.2.1 Festigkeitssteigerung unter dynamischen Belastungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 7.2.2.2 Maximaler Beanspruchungsquotient . . . . 73 7.2.2.3 Verändertes Versagensverhalten . . . . . . 74 7.2.2.4 Einfluss des E-Moduls . . . . . . . . . . . 76 7.2.2.5 Einfluss der Querdehnzahl . . . . . . . . . 77 7.2.3 Unzulänglichkeit des verwendeten Versagenskriteriums 78 7.3 Modell der Piezoaktorik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 7.4 Versuchsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 7.4.1 Auswirkungen von Lastwechselzahl und Nennspannung 80 7.4.2 Auswirkungen der Aktivierungsfrequenz . . . . . . 81 7.4.2.1 Direkter Einfluss der Aktivierungsfrequenz 81 7.4.2.2 Einfluss der resultierenden Größen . . . . 83 7.4.3 Weitere Beobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 84 7.5 Hinweise zur Anwendung der gewonnenen Erkenntnisse . . 85 7.6 Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 8 Zusammenfassung und Ausblick 87 Literaturverzeichnis 90 Anhang 97 Anhang A Aktivierte Werkzeuge 97 A.1 Schutzrechte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 A.2 Ergebnisse vorausgegangener Arbeiten . . . . . . . . . . . 98 B Mechanische Kennwerte einiger Stoffe 99 C Zusatzinformationen zur Modellierung des Werkzeugeingriffs 100 C.1 Superpositionsmethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 C.1.1 Herleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 C.1.2 Verifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 C.2 Impulsbilanz im Eingriff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 C.3 Simulationsergebnisse für den Eingriff . . . . . . . . . . . . 107 D Zusatzinformationen zur Modellierung der Piezoaktorik 113 D.1 Kennwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 D.2 Herleitung der Ersatzkapazität . . . . . . . . . . . . . . . . 113 D.2.1 Einfluss der Feldstärke . . . . . . . . . . . . . . . . 113 D.2.2 Einfluss der Steifigkeit des Gesamtsystems . . . . . 114 D.3 Simulationsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 E Zusatzinformationen zu den Versuchen 118 E.1 Messsystem am Prüfstand . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 E.1.1 Werkzeugkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 E.1.2 Eindringtiefe des Werkzeugs . . . . . . . . . . . . . 118 E.1.3 Werkzeugschwingwege . . . . . . . . . . . . . . . . 119 E.1.4 Elektrische Größen am Piezoaktor . . . . . . . . . . 119 E.2 Versuchsparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 E.3 Werkstoffkennwerte der verwendeten Gesteine . . . . . . . 121 E.4 Messergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

We present hereafter the development of the Liebherr Intelligent Hydraulic Cylinder, in which the hydraulic component is used as smart sensing element providing useful information for the system in which the cylinder is operated. The piston position and velocity are the most important signals derived from this new measuring approach. The performance under various load and temperature conditions (measured both on dedicated test facilities and in field in a real machine) will be presented. An integrated control electronics, which is performing the cylinder state processing, additionally allows the synchronized acquisition of external sensors. Providing comprehensive state information, such as temperature and system pressure, advanced control techniques or monitoring functions can be realized with a monolithic device. Further developments, trends and benefits for the system architecture will be briefly analyzed and discussed.

Click-evoked otoacoustic emission (CEOAE) input/output (I/O) functions were measured in ears with normal hearing and in ears with sensorineural hearing loss above 2000 Hz. The low- to midfrequency CEOAEs obtained from the ears with high-frequency hearing loss were significantly reduced in level compared to the CEOAEs obtained from the ears with normal hearing even though there were no significant group differences in the 250-2000 Hz pure-tone thresholds. The findings are discussed within the context of two hypotheses that explain the low- to midfrequency reduction in transient-evoked otoacoustic emission (TEOAE) magnitude: (1) subclinical damage to the more apical regions of the cochlea not detected by behavioral audiometry, or (2) trauma to the basal region of the cochlea that affects the generation of low-frequency emissions. It is proposed that localized damage at basal cochlear sites affects the generation of low- to midfrequency CEOAE energy.