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Structural health monitoring (SHM) is an emerging field in civil engineering in recent years. The main objectives of the SHM are to identify structural integrity issues at early stage and improve the structural safety through measuring and analyzing structural behaviors. Sensing systems for SHM can be used to identify applied vehicle loads for bridge structures. Bridge weigh-in-motion (BWIM) is one type of such vehicle load identification. As a tool to monitor the vehicle weight moving on the bridges, BWIM uses the structural responses induced by moving vehicle on the bridge to back-calculate vehicle information. In this thesis, optimized BWIM systems using multimetric measurements will be investigated. In Chapter 1, the concept and background of BWIM systems will be introduced. The objective of this research will be also demonstrated in this chapter. Chapter 2 is the literature review section. In Chapter 3, the finite element bridge model adopted for this study will be described. In this section, the moving-load time history analysis, sectional properties for bridge members, and other structural parameters of bridge model will be introduced. The methodology of BWIM systems used in this study will be demonstrated in Chapter 4. In Chapter 5, optimized sensor locations for BWIM using normal and shear strain measurements and acceleration measurement will be discussed for the case without measurement noise. In Chapter 6, sensor location optimization for the case considering measurement noises will be investigated. A new acceleration-based BWIM method is proposed in this section. Non-drift displacement reconstruction technique using acceleration measurement and FIR filtering is applied for BWIM. Finally, Chapter 7 is the conclusion part of this thesis.

abstract: Multi-pulse particle tracking velocimetry (multi-pulse PTV) is a recently proposed flow measurement technique aiming to improve the performance of conventional PTV/ PIV. In this work, multi-pulse PTV is assessed based on PTV simulations in terms of spatial resolution, velocity measurement accuracy and the capability of acceleration measurement. The errors of locating particles, velocity measurement and acceleration measurement are analytically calculated and compared among quadruple-pulse, triple-pulse and dual-pulse PTV. The optimizations of triple-pulse and quadruple-pulse PTV are discussed, and criteria are developed to minimize the combined error in position, velocity and acceleration. Experimentally, the velocity and acceleration fields of a round impinging air jet are measured to test the triple-pulse technique. A high speed beam-splitting camera and a custom 8-pulsed laser system are utilized to achieve good timing flexibility and temporal resolution. A new method to correct the registration error between CCDs is also presented. Consequently, the velocity field shows good consistency between triple-pulse and dual-pulse measurements. The mean acceleration profile along the centerline of the jet is used as the ground truth for the verification of the triple-pulse PIV measurements of the acceleration fields. The instantaneous acceleration field of the jet is directly measured by triple-pulse PIV and presented. Accelerations up to 1,000 g's are measured in these experiments. / Dissertation/Thesis / M.S. Mechanical Engineering 2014

In this thesis work construction of the angular acceleration signal of a 2-DOF gimbal platform and use of this signal for improving the stabilization performance is aimed. This topic can be divided into two subtopics, first being the construction of angular acceleration and the second being the use of this information in a way to improve system performance. Both problems should be tackled in order to get satisfactory results. The most important output of this work is defined as the demonstration of the improvements obtained both theoretically and on experimental setup. Although the system to be studied is a two axis gimbal platform, the results obtained can be applied to other servo control problems. It is possible to define different performance criteria for a servo control problem and different techniques will be addressed with different control objectives. For this thesis work, the performance criterion is defined as the stabilization performance of the platform. As a result, disturbance rejection characteristics of the controller emerges as the main topic and methods for rejecting these disturbances such as the friction torques and externally applied moments are focused on throughout the studies. As expected, remarkable improvement is achieved as a result of the use of acceleration feedback.

This master’s thesis is dedicated to Side Impact Crash Tests Measurement in company Skoda Auto a.s.. Thesis describes measuring chain devices of Crash Test Laboratory, and also transferring and assessment process of crash record. Main part of Thesis describes eligible acceleration transducer attachment to B-Pillar of a vehicle.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Prüfregelwerks für Flexitanksysteme hinsichtlich des durchzuführenden Bahnauflaufstoßes. Während eines solchen Versuchs wird das Flexitanksystem, bestehend aus einem herkömmlichen Seefrachtcontainer und beladen mit einem wassergefüllten Folientank sowie einiger Zusatzeinrichtungen, auf einem Tragwagen verankert und anschließend einer intensiven Stoßbelastung ausgesetzt. Der Nachweis der Dichtigkeit des Tanks und die Einhaltung diverser Verformungsgrenzwerte am Container entscheiden über den Ausgang des Versuchs. Während die Arbeit auch diese Punkte aufgreift, liegt der eigentliche Schwerpunkt in der Auseinandersetzung mit derjenigen Beurteilungsgröße, welche die Erfüllung der Prüfanforderungen bestimmt. Derzeit wird dieses Prüfkriterium über eine Beschleunigungsamplitude definiert, was allerdings eine gewisse Unschärfe mit sich bringt. Die Prüfmethodik und ihre Entwicklungsgeschichte, sowie die damit einhergehenden Nachteile werden im Detail erläutert und eine Möglichkeit der Erweiterung des Kriteriums mithilfe des Schockantwortspektrums geboten. Als Beurteilungsgröße für die dynamische Prüfung von Tankcontainern bereits fest etabliert, wird dieses mathematische Analysewerkzeug in allen Einzelheiten vorgestellt und dessen Eignung für die Anwendung im Bahnauflaufstoß für Flexitanksysteme untersucht. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe eine ausführliche Parameteranalyse durchgeführt und deren Ergebnisse Versuchsmessungen gegenübergestellt werden. Die Schlussfolgerungen münden in einem dem Flexitanksystem angepassten Prüfkriterium auf Basis des Schockantwort-spektrums, welches in Form eines Regelwerksentwurfs den entscheidungsberechtigten Gremien vorgeschlagen wird. Die Inhalte der drei Hauptkapitel der Dissertation können in folgenden Punkten zusammengefasst werden: Das Flexitanksystem wird vorgestellt, der Auflaufversuch erläutert und diskutiert sowie Versuchsergebnisse präsentiert und nach verschiedenen Gesichtspunkten analysiert. Das Schockantwortspektrum wird hergeleitet, dessen Charakteristika herausgestellt und deren Anwendung an praktischen Beispielen demonstriert. Die Eignung des Schockantwortspektrums zur Beurteilung von Auflaufstößen mit Flexitanksystem wird überprüft, die Einflussfaktoren in einer Parameteranalyse durchleuchtet und die Ergebnisse in die Definition eines neuen Prüfkriteriums eingeflochten. Die Dissertation entstand im Rahmen eines Fördermittelprojekts des Europäischen Sozialfonds und in Kooperation mit der Prüfanlage der TÜV SÜD Rail GmbH in Görlitz.

The master thesis deals with design and realization of stabilizing and autopilot system, which is used in radio controlled model planes. The thesis contains a proposal of hardware platform, which is able to control the plane model based on data measured from a sensor system. Moreover, this thesis describes a software implementation of individual modules, which is measured the onboard values. The basic principles of stabilization and autonomous flight control are also summarized. In conclusion, the system is subjected to flight tests.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Prüfregelwerks für Flexitanksysteme hinsichtlich des durchzuführenden Bahnauflaufstoßes. Während eines solchen Versuchs wird das Flexitanksystem, bestehend aus einem herkömmlichen Seefrachtcontainer und beladen mit einem wassergefüllten Folientank sowie einiger Zusatzeinrichtungen, auf einem Tragwagen verankert und anschließend einer intensiven Stoßbelastung ausgesetzt. Der Nachweis der Dichtigkeit des Tanks und die Einhaltung diverser Verformungsgrenzwerte am Container entscheiden über den Ausgang des Versuchs. Während die Arbeit auch diese Punkte aufgreift, liegt der eigentliche Schwerpunkt in der Auseinandersetzung mit derjenigen Beurteilungsgröße, welche die Erfüllung der Prüfanforderungen bestimmt. Derzeit wird dieses Prüfkriterium über eine Beschleunigungsamplitude definiert, was allerdings eine gewisse Unschärfe mit sich bringt. Die Prüfmethodik und ihre Entwicklungsgeschichte, sowie die damit einhergehenden Nachteile werden im Detail erläutert und eine Möglichkeit der Erweiterung des Kriteriums mithilfe des Schockantwortspektrums geboten. Als Beurteilungsgröße für die dynamische Prüfung von Tankcontainern bereits fest etabliert, wird dieses mathematische Analysewerkzeug in allen Einzelheiten vorgestellt und dessen Eignung für die Anwendung im Bahnauflaufstoß für Flexitanksysteme untersucht. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe eine ausführliche Parameteranalyse durchgeführt und deren Ergebnisse Versuchsmessungen gegenübergestellt werden. Die Schlussfolgerungen münden in einem dem Flexitanksystem angepassten Prüfkriterium auf Basis des Schockantwort-spektrums, welches in Form eines Regelwerksentwurfs den entscheidungsberechtigten Gremien vorgeschlagen wird. Die Inhalte der drei Hauptkapitel der Dissertation können in folgenden Punkten zusammengefasst werden: Das Flexitanksystem wird vorgestellt, der Auflaufversuch erläutert und diskutiert sowie Versuchsergebnisse präsentiert und nach verschiedenen Gesichtspunkten analysiert. Das Schockantwortspektrum wird hergeleitet, dessen Charakteristika herausgestellt und deren Anwendung an praktischen Beispielen demonstriert. Die Eignung des Schockantwortspektrums zur Beurteilung von Auflaufstößen mit Flexitanksystem wird überprüft, die Einflussfaktoren in einer Parameteranalyse durchleuchtet und die Ergebnisse in die Definition eines neuen Prüfkriteriums eingeflochten. Die Dissertation entstand im Rahmen eines Fördermittelprojekts des Europäischen Sozialfonds und in Kooperation mit der Prüfanlage der TÜV SÜD Rail GmbH in Görlitz.

An advanced laser-Doppler velocimeter is designed to acquire fully-resolved turbulence structural measurements in high Reynolds number two- and three-dimensional turbulent boundary layers. The new instrument combines, for the first time, new techniques allowing for the direct measurement of particle acceleration and sub-measurement-volume-scale position resolution so that second-order 3D particle trajectories may be measured at high repetitions. Using these measurements, several terms in the Reynolds stress transport equations may be directly estimated, giving new data for modeling and understanding the processes leading to the transport of turbulence in boundary layer flows. Due to the unique performance of the probe, many aspects of LDV instrumentation development were addressed. The LDV configuration was optimized for lowest uncertainties by considering the demanding applications of particle position and acceleration measurements. Low noise light detection and signal conditioning was specified for the three electronic channels. A high-throughput data acquisition system allows for exceptional burst rate acquisition. Signal detection and processing algorithms have been implemented which draw from previous techniques but also address distinctive problems with the current system. In short, the instrument was designed to advance the state-of-the-art in LDV systems. Measurements presented include turbulence dissipation rate and fluctuating velocity-pressure gradient correlations that have been measured in 2D and 3D turbulent boundary layers using the unique capabilities of the CompLDV--many of these measurements are the first of their kind ever acquired in high Reynolds number turbulent flows. The flat-plate turbulent boundary layer is studied at several momentum thickness Reynolds numbers up to 7500 to examine Reynolds numbers effects on terms such as the velocity-pressure gradient correlation and the dissipation rate in the Reynolds transport equations. Measurements are also presented in a pressure-driven three-dimensional turbulent boundary layer created upstream from a wing-body junction. The current results complement the extensive data from previous studies and provide even richer depth of knowledge on the most-completely-documented 3D boundary layer flow in existence. Further measurements include the wakes of three circular-cylinder protuberances submerged in a constant pressure turbulent boundary layer. / Ph. D.