Kurzkohärente Speckleinterferometrie (LCSI) kombiniert die tiefenauflösende Messung von Kurzkohärenz Interferometrie mit der hochgenauen Verformungsmessung von Elektronischer Specklemuster Interferometrie. Tiefenauflösende Deformationsmessungen können z.B. für die Charakterisierung von Grenzschichten in transparenten und streuenden Materialien genutzt werden. In der vorliegenden Dissertation sind Grundlagen und Prinzipien von LCSI beschrieben. Versuchsaufbau und Messalgorithmen wurden optimalisiert. Der Interferenzkontrast hängt vom Aufbau des Instrumentes und den Objekteigenschaften ab. Theoretische und experimentelle Resultate für die Optimalisierung des Strahlverhältnisses, der Kohärenzfunktion und der Abbildungsparameter werden vorgestellt. LCSI ermöglicht die Charakterisierung von Klebeverbindungen. Untersuchungen von Fehlstellen an Grenzschichten in Aluminium-Klebeverbindungen werden präsentiert. Um die Messresultate zu quantifizieren wird ein eindimensionales Modell vorgestellt. <dt.>
Low Coherence Speckle Interferometry (LCSI) combines depth-resolved measurements of Low Coherence Interferometry and high-accuracy deformation measurements of Electronic Speckle Pattern Interferometry. Depth-resolved deformation measurements enable e.g. the characterisation of the behaviour of interfaces in transparent and semi-transparent materials. In this work theoretical background and basic principles of LCSI are described. The setup and the measurement algorithms are optimised. The contrast of the interference signal depends on the configuration of the optical setup and the optical properties of the material. Theoretical investigations and measurements for optimising the beam ratio, the coherence function and imaging parameters are presented. LCSI is introduced as a tool for characterisation of adhesion. Fundamental studies on interfacial instabilities in adhesive bonded aluminium joints are carried out. To quantify the measurement results an one-dimensional model is developed. <engl.>
Viele alltägliche Geräusche sind komoduliert: Sie haben gleichzeitige Amplitudenmodulationen in verschiedenen Frequenzbereichen. Häufig erschweren komodulierte Geräusche die Detektion wichtiger Signale und wirken daher als Maskierer. Signaldetektion in komoduliertem Rauschen ist mit zwei experimentellen Paradigmen untersucht worden, Comodulation Masking Release (CMR) und Comodulation Detection Difference (CDD). Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich auf Basis der Neurosensorik mit der Modellierung der Prozesse, die diesen Experimenten zugrunde liegen. Es werden Modelle hergeleitet, die auf neurophysiologischem Wissen über das auditorische System beruhen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, sich auf Modelle zu konzentrieren, die vorzugsweise eine breite Spanne von Experimenten abdecken und großenteils mit analytischen Methoden untersucht werden können. Durch Untersuchung dieser Modelle können Beiträge peripherer sensorischer Mechanismen auf Komodulationseffekte abgeschätzt werden. <dt.>
Many everyday sounds are comodulated: they have common amplitude modulations in different frequency regions. Often, comodulated sounds hamper the detection of relevant sounds, thus acting as maskers. Signal detection in comodulated noise has been examined with two experimental paradigms, comodulation masking release (CMR) and comodulation detection difference (CDD). The present dissertation is concerned with modeling the processes underlying these experiments on a neurosensory basis. Models are derived which are based on neurophysiological knowledge of the auditory system. The aim of the present work is to focus on parsimonious models which preferably cover a wide range of experiments and which can be examined mostly with analytical methods. By thoroughly examining these models the contributions of different peripheral sensory mechanisms to the abovementioned comodulation effects can be estimated. <engl.>
Kurzkohärente Speckleinterferometrie (LCSI) kombiniert die tiefenauflösende Messung von Kurzkohärenz Interferometrie mit der hochgenauen Verformungsmessung von Elektronischer Specklemuster Interferometrie. Tiefenauflösende Deformationsmessungen können z.B. für die Charakterisierung von Grenzschichten in transparenten und streuenden Materialien genutzt werden. In der vorliegenden Dissertation sind Grundlagen und Prinzipien von LCSI beschrieben. Versuchsaufbau und Messalgorithmen wurden optimalisiert. Der Interferenzkontrast hängt vom Aufbau des Instrumentes und den Objekteigenschaften ab. Theoretische und experimentelle Resultate für die Optimalisierung des Strahlverhältnisses, der Kohärenzfunktion und der Abbildungsparameter werden vorgestellt. LCSI ermöglicht die Charakterisierung von Klebeverbindungen. Untersuchungen von Fehlstellen an Grenzschichten in Aluminium-Klebeverbindungen werden präsentiert. Um die Messresultate zu quantifizieren wird ein eindimensionales Modell vorgestellt. <dt.>
Low Coherence Speckle Interferometry (LCSI) combines depth-resolved measurements of Low Coherence Interferometry and high-accuracy deformation measurements of Electronic Speckle Pattern Interferometry. Depth-resolved deformation measurements enable e.g. the characterisation of the behaviour of interfaces in transparent and semi-transparent materials. In this work theoretical background and basic principles of LCSI are described. The setup and the measurement algorithms are optimised. The contrast of the interference signal depends on the configuration of the optical setup and the optical properties of the material. Theoretical investigations and measurements for optimising the beam ratio, the coherence function and imaging parameters are presented. LCSI is introduced as a tool for characterisation of adhesion. Fundamental studies on interfacial instabilities in adhesive bonded aluminium joints are carried out. To quantify the measurement results an one-dimensional model is developed. <engl.>
Diese Arbeit stellt eine neuartige Methode zur Bestimmung von Leistungskennlinien von Windkraftanlage auf Basis von hochfrequenten, fluktuierenden Messdaten dar. Insbesondere wird gezeigt, wie die Antwort einer Windkraftanlage auf turbulente Windschwankungen im Sekundenbereich berechnet werden kann. Die Methode basiert auf einer stochastischen Differentialgleichung - bekannt als Langevin-Gleichung - für diffusive Markovprozesse. Zunächst wird die stochastische Leistungsabgabe in zwei Komponenten aufgeteilt: i) die deterministische Antwort einer Windkraftanlage, die die Relaxation auf die vorgegebene Regelleistung beschreibt und ii) die stochastische Kraft (Rauschen), die eine intrinsische Eigenschaft der Windenergiewandlung ist. Als Hauptergebnisse zeigen wir, dass unabhängig von der Turbulenzintensität die Leistungskennlinie genau rekonstruiert werden kann. Die Kennlinie ist dabei durch die stabilen Fixpunkte der deterministischen Dynamik gegeben. Die Methode zur Bestimmung dieser Koeffizienten aus Messdaten wird beschrieben und auf numerische Modelldaten sowie reale Leistungsdaten angewendet. Das Verfahren ist universell und nicht nur exakter als das Standardverfahren nach IEC-61400-12, sondern auch effizienter and robuster. Die stochastische Leistungsabgabe wird ausserdem mit Hilfe der 'response theory' analysiert. Um die zeitversetzte Antwort einer Windkraftanlage aus Messdaten abzuleiten, wird ein einfaches Beispiel für die Relaxation im Sonderfall konstanter Leistungsabgabe diskutiert. <dt.>
This work shows a novel method to characterize the wind turbine's power performance directly from high frequency fluctuating measurements. In particular we show how to evaluate dynamic responses of the wind turbine system on fluctuating wind speed in the range of seconds. The method is based on the stochastic differential equations known as the Langevin equations of diffusive Markov processes. In this analysis the fluctuating wind turbine power output is decomposed into two functions: i) the relaxation, which describes the deterministic dynamic response of the wind turbine to its desired power production; and ii) the stochastic force (noise), which is an intrinsic feature of the system of wind power conversion. As a main result we show that independently of the turbulence intensity of the wind the characteristic of the wind turbine power performance is properly reconstructed. This characteristic is given by their fixed points (steady-states) from the deterministic dynamic relaxation conditioned for given wind speed values. The method to estimate these coefficients directly from the data is presented and applied to numerical model data, as well as, to real world measured power output data. The method is universal and not only more accurate than the current standard procedure of ensemble averaging (IEC-61400-12) but it also allows a faster and robust estimation of wind turbine's power curves. In addition, the stochastic power output of a wind turbine was analyzed in the response theory. To derive the delayed response from measured data a simple example for relaxation in the special case of constant power output is discussed. <engl.>
Diese Dissertation beschreibt die Entwicklung eines Messplatzes für die Freifeld-Kalibrierung von 1/4-Zoll-Kondensatormikrophonen nach dem Reziprozitätsverfahren, das rückführbare Messungen der Freifeld-Übertragungsfunktion von Kondensatormikrophonen im unteren Ultraschallfrequenzbereich von 20 kHz bis 160 kHz ermöglicht. Es wurde ein neuer, vollautomatischer Messplatz für die Freifeld-Reziprozitätskalibrierung von 1/4-Zoll-Kondensatormikrophonen errichtet, und es wird ein Verfahren zur Berechnung der Freifeld-Übertragungsmaßes von 1/4-Zoll-Kondensatormikrophonen beschrieben. Die Parameter, die die Messungen beeinflussen (akustisches und elektrisches Rauschen, Übersprechen, Verzerrung, Messabstand, stehende Wellen und Reflexionen, Umgebungsbedingungen) wurden untersucht und optimiert. Im Ultraschallfrequenzbereich von 20 kHz bis 160 kHz werden die Messergebnisse und die dazugehörigen Messunsicherheiten in Terzschritten angegeben. Am Ende dieser Doktorarbeit wird eine zeitselektive Technik beschrieben, durch die unerwünschte Reflexionen aufgrund von Übersprechen, stehenden Wellen und Reflexionen beseitigt werden können. <dt.>
This thesis describes the development of a measurement set-up for the free-field calibration of 1/4-inch condenser microphones by the reciprocity method, and enables traceable measurements of the free-field sensitivity of condenser microphones in the low ultrasonic frequency range from 20 kHz to 160 kHz. A new, fully automated measurement set-up for free-field reciprocity calibration of 1/4-inch condenser microphones has been established, and a procedure for the calculation of the free-field sensitivity of 1/4-inch condenser microphones is described. The parameters influencing the measurements (acoustic and electric noise, crosstalk, distortion, measurement distance, standing waves and reflections, environmental conditions) were studied and optimized. Measurement results and their associated uncertainties are given in the ultrasonic frequency range from 20 kHz to 160 kHz in 1/3-Octave steps. The end of this thesis describes the use of a time selective technique permitting the identification of undesirable disturbances due to crosstalk, standing waves and reflections and the possibility of their elimination. <engl.>
In dieser Arbeit untersuche ich fluktuierende evaneszente Felder außerhalb dielektrischer Medien, die durch thermische und quantenmechanische Fluktuationen innerhalb dieser Medien erzeugt werden. Dabei bestimme ich im Rahmen der Rytovschen 'fluktuierenden Elektrodynamik' insbesondere die Nahfeldenergiedichte oberhalb einer metallischen Schicht mit besonderem Augenmerk auf den Einfluss der Oberflächenplasmonenpolaritonenkopplung innerhalb der Schicht. Des Weiteren stelle ich ein phänomenologisches Sensormodell auf, das es ermöglicht, die vorhandenen Messwerte eines Rasterwärmemikroskopes quantitativ gut zu beschreiben. Im letzten Teil meiner Arbeit untersuche ich schließlich den thermischen Beitrag zur Casimir-van der Waals-Kraft. Insbesondere wird dabei der Übergang vom realen zum idealen Metall mithilfe der Methode der Wick-Rotation studiert. Es wird gezeigt, dass der Übergang vom realen zum idealen Metall unstetig ist. <dt.>
In this work I investigate the fluctuating evanescent fields outside dielectric bodies, being generated by thermal and quantum mechanical fluctuations inside that dielectrics within the framework of Rytov's fluctuational electrodynamics. In particular, I determine the near-field energy density above a metallic slab and a metal-coated substrate with special attention to the surface plasmon polariton coupling. Furthermore, I develop a phenomenological sensor model which can quantitatively describe experimental results of the near-field radiative heat transfer measured with a real near-field scanning thermal microscope. Finally, in the last part of this work I study the thermal contribution to the Casimir-van der Waals force between two dielectric media. Especially the transition from a real to an ideal metal is investigated with the method of Wick rotations. It is shown that the transition from a real to an ideal metal is discontinuous. <engl.>
Diese Dissertation behandelt die Charakterisierung von mikrokristallinem Silizium (æc-Si:H) durch numerisch simulierte und experimentell bestimmte thermisch stimulierte Ströme (TSC). TSC Messungen und Simulationen erlauben die detaillierte Demonstration von zwei verschiedenen Retrapping-Regimen (stark und schwach). Eine Kombination von Experiment und Simulation ermöglicht die Bestimmung des Zustandsdichte-Profils und der Trap-Parameter. Für Proben von æc -Si:H liegt der Parameter des Leitungsbandausläufers im Bereich zwischen 20 meV und 24 meV. Tiefer in der Bandlücke wird eine breite Defektverteilung bestimmt. Der Einfangkoeffizient liegt zwischen 1 10-9 cm3 s-1 und 3 10-9 cm3 s-1. <dt.>
This thesis focuses on the characterization of microcrystalline silicon ( c-Si:H) samples by numerically simulated and experimental thermally stimulated currents (TSC). TSC measurements and simulations demonstrate in detail two different retrapping regimes (strong and weak). A combined experiment - simulation approach allows to extract the density-of-states profile and to deduce trap parameters. For æc-Si:H samples, the conduction band tail parameters vary between 20 meV and 24 meV. Deeper in the gap, a broad defect distribution is obtained. The capture coefficient varies between 1 10-9 cm3 s-1 and 3 10-9 cm3 s-1. <engl.>