Structural health monitoring (SHM) is damage detection strategy for aerospace, civiland mechanical infrastructure. This project tries to show that Lamb waves, that are being generated and sensed with piezoelectric transducers, can be used for damage detection in a SHM system. For these piezoelectric transducers to work, filtering and amplification circuits needs to be connected to them. This report include the design,simulation, assembly and testing of these circuits. Due to lack of time, it was not possible to generate and sense actual Lamb waves. The result of the thesis is thatsimulations and tests show that it is possible to generate and sense Lamb waves for damage detection in a SHM system / Structural health monitoring (SHM) är en skadedetekteringsstrategi för flyg-,civil- och mekanisk infrastruktur. Detta projekt försöker visa att Lambvågor, som genereras och avkänns med piezoelektriska givare, kan användas för skadedetektering i ett SHM-system. För att dessa piezoelektriska givare ska fungera krävs att filtrerings- och förstärkningskretsar är anslutna till dem. Denna rapport inkluderar design, simulering, montering och testning av dessa kretsar. På grund av tidsbrist var det inte möjligt att generera eller avkänna Lambvågor. Resultatet av examensarbetet är att simuleringar och tester visar att det är möjligt att generera och avkänna Lambvågor för skadedetektering i ett SHM-system.

The behavior of the Deoxyribonucleic Acid (DNA) molecule can be exploited to perform useful computation. It can also be ”programmed” using the language of Chemical Reaction Networks (CRNs). One specialized CRN construct is the Surface Chemical Reaction Network (SCRN). The SCRN construct can implement asynchronous cellular automata, which can in turn be used to implement digital logic circuits. SCRN based digital logic circuits are thought to have several advantages over regular CRN circuits. One of these proposed advantages is their scalability. This thesis investigates the scalability of SCRN based adder circuits, how does an increase in the number of bits affect the time required for the circuit to produce a correct result? Additionally, how is the throughput of the circuit affected when multiple additions are performed in a pipelined fashion? These questions are studied through experiments where the execution of optimized SCRN adder circuits is simulated. Due to the stochastic nature of SCRNs each such execution is all but guaranteed to be unique, requiring the simulation of the circuits to be repeated until a sufficiently large statistical sample has been collected. The results show these samples to follow a Gaussian distribution, regardless of the number of bits or the number of pipelined operations. The experiments show the simulated latency of the studied SCRN adder circuits to scale linearly with the number of input bits. The results also show that the throughput can be greatly improved through the pipelining of multiple operations. However, the results are inconclusive as to the maximum possible throughput of SCRN adder circuits. A conclusion of the project is that SCRN digital logic circuit design could conceivably benefit from the implementation of specialized components beyond the standard logic gates. / DNA-molekylen kan utnyttjas för att genomföra användbara beräkningar. Den kan också ”programmeras” via abstraktionen kemiska reaktionsnätverk. Ytbundna Kemiska Reaktionsnätverk (YKR) är i sin tur en vidare specialisering av sådana reaktionsnätverk. Ett YKR kan implementera en asynkrona cellulära automat, som i sin tur kan implementera kretsar för digital logik. Kretsar för digital logik byggda med YKR anses ha flera fördelar gentemot motsvarande kretsar byggda från vanliga kemiska reaktionsnätverk. En av dessa tilltänkta fördelar ligger i deras skalbarhet. Detta examensarbete undersöker skalbarheten hos YKR-baserade additions-kretsar, hur påverkar ett ökat antal bitar tiden som krävs för att kretsen ska producera ett korrekt resultat? Vidare, hur påverkas genomströmningen när flera operationer matas in direkt och genomför efter varandra i en pipeline? Dessa frågor studeras genom experiment där körningar av optimerande YKR-baserade additionskretsar simuleras. På grund av de stokastiska egenskaperna hos YKR är varje sådan körning i princip garanterad att vara unik, vilket kräver upprepade simuleringar av varje krets tills ett tillräckligt stort statistiskt urval har insamlats. Dessa resultat visar sig följa en normalfördelningskurva, oavsett antalet bitar eller antalet operationer som matats in i en pipeline. Experimenten visar att den simulerade latensen skalar linjärt med antalet indata-bitar för de studerade additionskretsarna. Resultaten visar även att genomströmningen förbättras avsevärt när flera operationer körs direkt efter varandra i en pipeline. Resultaten är dock ofullständiga när det gäller uppmätandet av additionskretsarna högsta möjliga genomströmning. En slutsats av projektet är att YKR-baserade kretsar för digital logik möjligen skulle kunna gagnas av implementerandet av specialiserade komponenter utöver de vanliga logikgrindarna.

Elektronik för extrema miljöer, som kan användas vid hög temperatur, hög strålning och omgivning med frätande gaser, har varit starkt önskvärd vid utforskning av rymden och övervakning av kärnreaktorer. Kiselkarbid (SiC) är en av kandidaterna inom material för extrema miljöer på grund av sin höga temperatur- och höga strålnings-tolerans. Syftet med denna avhandling är att karakterisera 4H-SiC MOSFETar vid hög temperatur och att konstruera SPICE modeller för 4H-SiC MOSFETar. MOSFET-transistorer karakteriserades till 500°C. Med användande av karaktäristik för en 4H-SiC NMOSFET med L/W = 10 µm / 50 µm, anpassades en SPICE LEVEL 2 kretsmodell. Modellen beskriver DC karakteristiska av 4H- SiC MOSFETar mellan 25ºC och 450ºC. Baserat på SPICE-kretsmodellen simulerades egenskaper för operationsförstärkare och digitala inverterar. Därutöver analyserades driften av pseudo-CMOS vid hög temperatur och principen för konstruktion av pseudo-CMOS föreslogs. Arean och utbytet (s.k. yield) av pseudo-CMOS integrerade kretsar uppskattades och det visar sig att SiC pseudo-CMOS integrerade kretsar kan använda mindre area än SiC CMOS integrerade kretsar. / Harsh environment electronics, which can be operated at high-temperature, high-radiation, and corrosive gas environment, has been strongly desired in space exploration and monitoring of nuclear reactors. Silicon Carbide (SiC) is one of the candidates of materials for harsh environment electronics because of its high-temperature and high-radiation tolerance.‌ The objective of this thesis is to characterize 4H-SiC MOSFETs at high- temperature and to construct SPICE models of the 4H-SiC MOSFETs. The MOSFET devices were characterized up to 500ºC. Using the characteristic of a 4H-SiC NMOSFET with L/W = 10 µm/50 µm, a SPICE LEVEL 2 circuit model was constructed. This model describes the DC characteristic of the 4H-SiC MOSFETs in the range of 25 – 450ºC. Based on the SPICE circuit model, the characteristics of operational amplifiers and digital inverters were simulated. Furthermore, the operation of pseudo-CMOS at high-temperature was analyzed and the operation principle of pseudo-CMOS was suggested. The device area and yield of pseudo-CMOS integrated circuits were estimated and it is shown that SiC pseudo-CMOS integrated circuits can use less area than SiC CMOS integrated circuits.