Open-Access-Journals @ Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
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Empfangsspulen für bildgeführte Eingriffe mittels Magnetresonanztomographie
No full textDie Magnetresonanztomographie bietet einen überragenden Weichteilkontrast, die Möglichkeit Schichten beliebig ausrichten zu können und eine nicht invasive Thermometrie. Zur Durchführung minimal invasiver bildgeführter Eingriffe stellen diese Eigenschaften einen unschätzbaren Vorteil gegenüber anderen bildgebenden Verfahren, wie der Computertomographie (CT) dar. Denn der überragende Weichteilkontrast ermöglicht es auch kleine Zielstrukturen darzustellen und damit eine zuverlässige Punktion zu ermöglichen. Die Auswahl auch obliquer (d. h. schräger) Schichten ermöglicht es, etwaige Risikostrukturen sicher zu umgehen. Dennoch konnten sich die Durchführung solcher Eingriffe unter MR-Bildgebung in den vergangenen 20 Jahren nie in der Breite durchsetzen. Ein wesentlicher Grund hierfür ist der komplexe Arbeitsablauf solcher Eingriffe, die aufgrund fehlender standardisierter Instrumente und Prozeduren nur an wenigen Zentren durchgeführt werden. Die dort etablierten Lösungen sind durch eine hohe Individualität und schlechte Übertragbarkeit gekennzeichnet. Die sogenannten „MR-Empfangsspulen“ sind für die sichere Durchführung solcher Eingriffe von enormer Bedeutung - bestimmten sie doch wesentlich die Bildqualität. Ziel dieser Dissertation ist es daher ein Konzept für eine dedizierte interventionelle MR-Empfangsspule in ihren Grundzügen zu untersuchen. Dieses hat zum Zweck, die Platzierung und Vorbereitung einer für den Eingriff notwendigen MR-Empfangsspule wesentlich zu vereinfachen. Dazu werden neue Ansätze zur sogenannten „Leistungsanpassung“ und „Aktiven Entkopplung“ vorgestellt. Diese ermöglichen es die bisher üblichen Topologien von MREmpfangsspulen neu zu definieren und weitere Freiheitsgrade in der Implementierung zu gewinnen. Dieses Vorgehen unterscheidet sich grundlegend von vergleichbaren Studien, die konsequent auf die Substitution von Komponenten setzen z.B. zur Erhöhung der Flexibilität. Die vorgestellten Ansätze werden eingehend analysiert und entsprechende Verfahren zur korrekten Dimensionierung erarbeitet. Letzte dienen damit als Grundlage für ein ingenieurtechnisches Vorgehen und werden experimentell validiert. Beide Teilansätze wurden in dem Demonstrator einer dedizierten interventionellen Spule integriert und anhand von Laborund MR-Messungen evaluiert. Dabei konnte aufgezeigt werden, dass die neu eingeführten Ansätze vergleichbare Ergebnisse zu dem im Stand der Technik etablierten Methoden liefern. Zusammenfassend kann somit festgehalten werden, dass die in dieser Arbeit dargelegten Beiträge die Implementierung interventioneller „Einweg“-Spulen ermöglicht.Magnetic resonance imaging offers superior soft tissue contrast, the ability to align slices at will, and non-invasive thermometry. For performing minimally invasive image-guided interventions, these features provide an invaluable advantage over other imaging modalities, such as computed tomography (CT). This is because the superior soft tissue contrast makes it possible to visualize even small target structures, thus enabling reliable puncture. The selection of oblique slices also makes it possible to safely bypass any risk structures. Nevertheless, the performance of such procedures under MR imaging has never been able to gain widespread acceptance over the past 20 years. A major reason for this is the complex workflow of such procedures, which are only performed at a few centers due to the lack of standardized instruments and procedures. The solutions established there are characterized by a high degree of individuality and poor transferability. The so-called „MR-receive coils“ are of enormous importance for the safe performance of such interventions - after all, they essentially determined the image quality. Therefore, the aim of this dissertation is to investigate a concept for a dedicated interventional MR receive coil. The purpose of this concept is to significantly simplify the placement and preparation of an MR receive coil required for the intervention. To this end, new approaches to so-called „power matching“ and „active decoupling“ are presented. These allow to redefine the usual topologies of MR receive coils and to gain further degrees of freedom in the implementation. This approach differs fundamentally from comparable studies that consistently rely on component substitution to increase flexibility. The approaches presented are analyzed in detail and corresponding procedures for correct dimensioning are developed. The latter thus serve as a basis for an engineering approach and are validated experimentally. Both sub-approaches were integrated in the demonstrator of a dedicated interventional coil and evaluated by means of laboratory and MR measurements. It could be shown that the newly introduced approaches provide comparable results to the state of the art established methods. In summary, it can thus be stated that the contributions presented in this work enable the implementation of interventional „disposable“coils
Schulische Medienpädagogik: Herausforderungen, Perspektiven und Verantwortungen bei der Implementierung von Medienbildungskonzepten
No full textViele Jahre war die gesellschaftliche Debatte angesichts der Medienentwicklungen von der Befürchtung geprägt, dass Medien sich negativ auf die Entwicklung von Kindern auswirken und Bildung eher verhindern, als diese anzuregen. Dieses Bild hat sich mittlerweile verändert, so wurde der Einfluss der Digitalisierung auch in den Lehr- und Bildungsauftrag der Schulen aufgenommen und stellt einen bildungspolitischen Schwerpunkt unserer Zeit dar. Das spiegelt sich auch in der Entwicklung und Umsetzungschancen von Medienbildungskonzepten wider, denen sich die Arbeit in empirischer Weise nähert
Identifying Alternative Stops for First and Last Mile Urban Travel Planning
No full textAs we move into an increasingly connected world for urban travel planning, we need to expand our concept of itinerary planning to meet the multimodal and diverse needs of today\u27s traveler. Often, urban itinerary planning applications seek to minimize route travel time between two specific places at a certain time. Our approach provides travelers with a set of optimal nearby stops that presents a number of traveler preferences in an easily comprehensible and quickly calculable manner. We display first and last mile stops that fall on a Pareto front based on multiple criteria such as travel time, number of transfers, and frequency of service. Our algorithm combines stop and routebased information to quickly present the traveler with numerous nearby quality options for their itinerary decision-making. We expand this algorithm to include multimodal itineraries with the incorporation of free-floating scooters to investigate the change in stop and itinerary characteristics. We then analyze the results on the star-shaped urban transit network of Göttingen, Germany, to show what advantages stops on the Pareto front have as well as demonstrate the increased effect on frequency and service lines when incorporating a broadened multimodal approach
Contribution to improve the EMI performance of electrical drive systems in vehicles with special consideration of power semiconductor modules
No full textDiese Arbeit dient als Beitrag zur Verbesserung des EMV-Verhaltens elektrischer Antriebssysteme in Fahrzeugen, wobei der Fokus auf dem Leistungshalbleitermodul für die Automobilanwendung liegt. Für ein besseres und tieferes Verständnis der Quelle von leitungsgebundenen Störungen werden die EMV-Mechanismen und -Effekte im Zusammenhang mit dem Leistungsmodul im Antriebssystem durch Simulationen und Messungen untersucht. Der Einfluss der Diode Reverse Recovery Effekte auf das EMV-Verhalten wird quantitativ mit verschiedenen Lastströmen sowie mit verschiedenen Diodentypen, wie z.B. SiC-Schottky-Dioden, analysiert. Durch Simulationen wird der Einfluss des Leistungsmoduls auf das System untersucht; auf dieser Basis wird die Bedeutung verschiedener Faktoren innerhalb und außerhalb des Leistungsmoduls für das EMV-Verhalten bewertet. Zur Validierung der Simulationsergebnisse wird der Messaufbau für eine konventionelle EMV-Messung für die Automobilanwendung vorgestellt. Die Messergebnisse belegen, dass die Simulationsmodelle unter bestimmten Randbedingungen für zukünftige Leistungsmodulkonstruktionen zur EMV-Vorhersage verwendbar sind. Basierend auf dem Verständnis, wie es aus den Simulationen und Messergebnissen hergeleitet wurde, werden konkrete Optimierungskonzepte für ein inhärent störungsarmes Leistungsmodul entwickelt und realisiert. Dessen EMV-Verhalten sowie der Aufwand des Musterbaus aus Sicht des Leistungsmodulherstellers werden anhand verschiedenen Kriterien verglichen und bewertet. Außerdem wird das dynamische und Kurzschlussverhalten der Prototypen einschließlich der Stromverteilung zwischen den Halbleiterchips charakterisiert. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Testverfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, das leitungsgebundene EMV-Verhalten von Leistungsmodulen abzuschätzen, ohne den gesamten Testaufbau wie bei einer konventionellen EMV-Messung zu erstellen. Diese Charakterisierung kann anschließend in der Phase der Inverterentwicklung verwendet werden, um ein geeignetes Modul auszuwählen und den erwarteten Aufwand zur Einhaltung der EMV Standards zu bewerten.This work serves as a contribution to improve the EMI performance of electrical drive systems in vehicles; the focus is on the power semiconductor module for automotive application. For a better and deeper understanding of the conducted EMI source, the conducted EMI mechanisms and effects in the drive system are investigated through simulations as well as measurements with special consideration of power modules: The influence of the diode recovery effects on the EMI performance is quantitatively analyzed with different load currents, as well as with different types of diodes, e.g. SiC Schottky barrier diode. Through the simulation, the influence coming from the power module to the system is clarified; the importance of different factors inside and outside of the power module regarding EMI performance are therefore evaluated. To validate the simulation results, the setup and test bench for a conventional EMI measurement for the typical automotive application are presented. Through the measurement results it is proven that the simulation models are usable under certain boundary conditions for future power module designs with regard to the EMI prediction. Based on the understanding and the conclusions from the simulation and measurement results, concrete EMI optimization concepts for an inherently low-interference power module are developed and realized. The EMI performance as well as the feasibility of the sample modules are compared and evaluated under different criteria from the power module manufacturer’s point of view. Besides, the dynamic and short-circuit performances of the sample modules, regarding to the current distribution on the semiconductor chips, are characterized. A novel test procedure is introduced in this work, by which it is possible to estimate the conducted EMI performance of power modules without building the whole test setup like in a conventional EMI measurement. This characterization can subsequently be used in the phase of converter development to select a suitable device and evaluate the expected effort to comply with EMI standards
Kooperatives Roboterkonzept
No full textIm Projektseminar Elektrotechnik/Informationstechnik 2021 der Otto-von-Guericke-Universit¨at Magdeburg sollte ein Roboter konstruiert werden, der die Funktionen eines automatisierten Greifarmes ¨ubernimmt. Die nachfolgende Arbeit besch¨aftigt sich mit der Realisierung dieses Projektes und zeigt dabei die einzelnen Arbeitsschritte auf. Dazu geh¨oren neben der mechanischen Konstruktion, der Programmierung und der Bildverarbeitung auch entstandene Herausforderungen und entsprechende L¨osungen. Am Ende des zweiw¨ochigen Seminars entstand ein Greifarm, welcher autonom rote Objekte erkennt und anschließend greift beziehungsweise ablegt
The Shrinking Geographies of Coal: European Pathways in a Global Context
No full textThis contribution aims at highlighting trends that are affecting coal’s geography at different levels (world, European and regional ones). To reach the emission targets agreed in the Paris Agreement (2015), coal’s decline looks necessary but it still contributes for almost half of power production. Coal’s geography is however shrinking albeit at a different pace around the world with Asia remaining a key consumer and supplier and European countries being for most of them committed to phase it out. China produces and consumes around 40 percent of the coal extracted while most of the EU Member States have either phased-out coal or have committed to do so. Different EU policy instruments aiming at lowering GHG emissions are affecting cost-effectiveness of coal fired power-plants. 
Coal phasing-out and regional development issues
No full textHow coal has shaped regional and social identities should not be overlooked while discussing the social impact of the on-going transition. Hence the need to focus on different pathways adopted by national and regional governments to adjust to the new context. While focusing on the sub-national level, this contribution aims at highlighting some of the challenges raised and to connect them to some findings from the literature dedicated to economic geography
Viscothermoelastic waves in a gravitated piezoelectric multilayered LEMV /CFRP cylinder coated with thin film
No full textThe present paper is concerned the effects of gravitational force and rotation in a composite multilayered hollowcylinder which contain inner and outer piezo-thermoelasticity layers bonded by Linear Elastic Material with Voids (LEMV) withinthe frame of dual-phase-lag model.Also the composite multilayered hollow cylinder coated with thin film is considered.Theequation of displacement components, temperature, and electric are obtained using linear theory of elasticity. The dispersionequations are acquired by means of traction free boundary conditions and are numerically analyzed for CdSe material.Theenumerated frequency, thermal and electrical nature against wave number in the presence of gravatity and rotation is presentedgraphically. Adhesive layer LEMV is compared with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) in presence of gravity androtation
Contested Futures for Energy Transitions
No full textAnsätze zum Ausstieg aus fossilen Brennstoffen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen sind heute trotz großer Einigkeit über die Notwendigkeit einer Energiewende für das Klima höchst umstritten. Dies spiegelt sich in unterschiedlichen Energietrends wider, aber auch in unterschiedlichen politischen Zielen und Auffassungen von "sauberer Energie". Infolgedessen beobachten wir mehrere parallele und manchmal sogar gegensätzliche Energiewenden. Mit Fokus auf die Entwicklungen in Europa und Deutschland zeigen die Beiträge in diesem Themenheft, dass Energiewenden unterschiedliche historische und wirtschaftliche Grundlagen haben und neue regionale Herausforderungen oder sogar Konflikte mit sich bringen.Ansätze zum Ausstieg aus fossilen Brennstoffen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen sind heute trotz großer Einigkeit über die Notwendigkeit einer Energiewende für das Klima höchst umstritten. Dies spiegelt sich in unterschiedlichen Energietrends wider, aber auch in unterschiedlichen politischen Zielen und Auffassungen von "sauberer Energie". Infolgedessen beobachten wir mehrere parallele und manchmal sogar gegensätzliche Energiewenden. Mit Fokus auf die Entwicklungen in Europa und Deutschland zeigen die Beiträge in diesem Themenheft, dass Energiewenden unterschiedliche historische und wirtschaftliche Grundlagen haben und neue regionale Herausforderungen oder sogar Konflikte mit sich bringen
Power quality studies in distribution systems involving spectral decomposition
No full textIm Rahmen der Arbeit wurde eine Methode der Spannungsqualitätsanalyse vorgestellt, die zur Untersuchung von Oberschwingungen und Zwischenharmonischen in Verteilungsnetzen besonders geeignet ist. Der zunehmende Einsatz von elektronisch gesteuerten Geräten führt zur Beeinträchtigung der Energiequalität in elektrischen Netzen. Die resultierende Spannungs- und Stromverzerrung kann für empfindliche Einrichtungen gefährlich sein, besonders dann, wenn der Oberschwingungspegel nahe an den Störfestigkeitspegeln der angeschlossenen Betriebsmittel liegt oder diese überschreitet. Die in der Arbeit vorgestellte Methode findet die bezüglich Oberschwingungen und Zwischenharmonischen gefährdetsten Stellen in einem Verteilungssystem heraus. Somit wird eine Vorab-Analyse zur Ergreifung der notwendigen Maßnahmen ermöglicht. Zunächst wurde das Thema Spannungsqualität und ihr Zusammenhang mit der elektromagnetischen Verträglichkeit aus Sicht der Normen und Vorschriften erläutert. Darauf aufbauend wurde eine grundlegende Klassifikation der Spannungsqualitätsereignisse vorgestellt und analysiert. Es wurde festgestellt, dass die Spannungsqualität aus verschiedenen Gründen zunehmend überwacht werden muss - einerseits aufgrund verstärkter Resonanzgefahr durch wachsenden Anteil nichtlinearer Verbraucher bei gleichzeitig sinkenden Anteil ohmscher Lasten und andererseits, da der durch den veränderten Energiemarkt verstärkte Kostendruck die Evaluierung auch unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten notwendig macht. Das Konzept eines entsprechend entwickelten Messsystems zur Beurteilung der Spannungsqualität in Verteilungsnetzen wurde vorgestellt. Der Einsatz der verwendeten Beurteilungsalgorithmen stand hierbei im Zentrum des Messsystems, deren flexibler Aufbau sowohl langzeitige Spannungsqualitätsmessungen aber auch Emissionsmessungen an einzelnen Geräten normgerecht ermöglicht. Im Weiteren wurden Modellierungsansätze für elektrische Betriebsmittel sowie sowohl lineare- als auch nicht-lineare Lasten für die Modellierung im FrequenzBereich vorgestellt. Dabei wurde verdeutlicht, dass das Zusammenwirken zwischen der Störquelle - nichtlinearer Last - und der Störsenke - dem Versorgungsnetz - sehr wesentlich für die Genauigkeit der Simulationen ist. Darauf aufbauend wurde eine messungsbasierte Methode vorgeschlagen, um die zu berücksichtigenden Nichtlinearitäten mit Hilfe einer Crossed-Frequency-Admittance-Matrix im Harmonischen-Bereich zu modellieren. Ein Beispiel illustriert detailliert dieses Verfahren, so dass alle Abhängigkeiten und Wechselwirkungen deutlich werden. Um die in der Arbeit entwickelte Methode sinnvoll durchführen zu können, müssen im Voraus die sensitivsten Knoten in einem Verteilungsnetz gefunden werden. Deshalb wurde als Kern der entwickelten Methode ein Verfahren vorgeschlagen, das auf der internen Struktur des zu analysierenden Netzes basiert. Nachdem die mathematischen Grundlagen dieses spektralen Ansatzes vorgestellt wurden, wurde eine Beispielanalyse am realen Netz durchgeführt um die Eigenschaften dieser qualitativen Methode zu veranschaulichen. Die Untersuchungen zeigten, dass die Methode zur Beurteilung von Spannungsqualität in Verteilungsnetzen wirkungsvoll anwendbar ist und zu besserer Genauigkeit bei Simulationen führt. Durch die Filterungseigenschaft der Spektralanalyse wurde eine bessere Selektivität der Analyse erreicht als bei herkömmlichen Methoden der Spannungsqualitätsanalyse. Das ist besonders bei Verteilungsnetzen von Vorteil, bei denen ungünstige Verhältnisse bezüglich Spannungs– und Stromqualität, hervorgerufen durch niedrige Kurzschlussleistungen und eine Vielzahl von Störquellen in den Verteilungsnetzen, entstehen.