Otoakustische Emissionen (OAE) sind Schallaussendungen des gesunden Ohres, die sich im Gehörgang messen lassen. Die Messung von OAE ist zwar als Hörscreening etabliert, eine präzise individuelle Vorhersage des Hörvermögens mit OAE ist bisher aber nicht möglich. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher die Interpretierbarkeit und damit die diagnostische Anwendbarkeit von otoakustischen Verzerrungsprodukten (DPOAE) zu verbessern. In Kap. 2 + 3 wird in Experimenten und Modellierung zu Eigenschaften der DPOAE-Feinstruktur in Normal- und Schwerhörenden gezeigt, dass DPOAE von zwei Quellen im Innenohr herrühren. Wie in Kap. 4 gezeigt wird hat diese zweite Quelle insbesondere bei kleinen Anregungspegeln einen großen Einfluss auf die im Gehörgang gemessenen DPOAE. Ferner wird gezeigt, dass eine Abtrennung der zweiten DPOAE-Komponente durch "Latenzfensterung" die Variabilität in DPOAE-Wachstumsfunktionen und daraus abgeleiteten Schätzungen der Hörschwelle drastisch reduziert. In Kap. 5 wird die psychoakustische Seite des Problems angegangen. Es zeigt sich, das die Hörschwelle sowie die Lautheitswahrnehmung von Sinustönen Pegelschwankungen zwischen eng benachbarten Frequenzen von bis zu 15 dB aufweisen. Außer für den Vergleich von Hörschwellen und DPOAE sind diese Ergebnisse auch für das grundlegende Verständnis der schwellenahen Lautheitswahrnehmung von Bedeutung. <dt.>
Otoacoustic emissions (OAE) are emitted from a healthy ear and can be recorded in the sealed ear canal. The measurement of otoacoustic emissions is well established as a tool for hearing screening. However, until now OAE measurements allow no precise individual prediction of hearing status. The aim of the current work is to increase the basic understanding of distortion-product-otoacoustic-emission (DPOAE) generation and so to increase the value of DPOAE measurements as a diagnostic tool. In chapter 2+3 the results from experiments and modeling of properties of DPOAE-fine structure in normal hearing and hearing impaired subjects give strong evidences for a second DPOAE source within the cochlea. The results in Chapter 4 show that the influence of the second source increases with decreasing stimulation level. Furthermore, it is shown that the variability of DPOAE I/O functions and predictions of hearing thresholds, derived from these, is drastically reduced if the second DPOAE source is canceled out. In Chapter 5 the psychoacoustical side of the problem is investigated. Pure tone thresholds and loudness perception of sinusoids show a pronounced fine structure across frequency with level difference of up to 15 dB. These results are relevant for the comparison of DPOAE and psychoacoustical measurements as well as for the basic understanding of loudness perception near threshold in principle. <engl.>
Werden Photovoltaik- und Windkraftwerke in groem Mae zur Stromerzeugung in bestehenden Energieversorgungsnetzen eingesetzt, müssen die Auswirkungen der Fluktuationen der Energieeinspeisung in diese Netze untersucht werden. Die Arbeit konzentriert sich zunächst auf die photovoltaische Stromerzeugung und stellt statistische Untersuchungen zur Gleichzeitigkeit und zur Variabilität der solaren Einstrahlung an. Als wesentliche Quelle für Einstrahlungsdaten dienen in dieser Arbeit Bilddaten des europäischen Wettersatelliten Meteosat. Methoden der Strukturanalyse auf räumlichen und zeitlichen Datenfeldern werden vorgestellt. Den Schwerpunkt bildet die Einführung der Wavelet-Analyse und der darauf basierenden Mehrfachzerlegung. Ein anwendungsorientiertes Rechenbeispiel zur Beschreibung des Betriebsverhaltens eines Modell-Stromnetzes mit verteilten regenerativen Erzeugern schliet die Arbeit ab. <dt.>
Increasing fractions of solar and wind power production will add extra fluctuations to the power flow in public electricity grids. This impact of the variability of renewable power production on the grid operation is studied in this work. Starting from image data of the European meteorological satellite Meteosat, this contribution is focused on the evaluation of the temporal and spatial properties of the solar irradiation field. The frequency and the impact of extreme irradiation conditions is assessed with respect to a future electricity supply system. Beside using standard tools of statistical analysis, the solar irradiation field is investigated by means of wavelet analysis and multiresolution decomposition. An example evaluation is carried out using a new multi-node model of a nationwide electricity grid. Through this combination of energy meteorology and system simulation tools, some general ideas on future solar elecricity grids are lined out. <engl.>
Otoakustische Emissionen (OAE) sind Schallaussendungen des gesunden Ohres, die sich im Gehörgang messen lassen. Die Messung von OAE ist zwar als Hörscreening etabliert, eine präzise individuelle Vorhersage des Hörvermögens mit OAE ist bisher aber nicht möglich. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher die Interpretierbarkeit und damit die diagnostische Anwendbarkeit von otoakustischen Verzerrungsprodukten (DPOAE) zu verbessern. In Kap. 2 + 3 wird in Experimenten und Modellierung zu Eigenschaften der DPOAE-Feinstruktur in Normal- und Schwerhörenden gezeigt, dass DPOAE von zwei Quellen im Innenohr herrühren. Wie in Kap. 4 gezeigt wird hat diese zweite Quelle insbesondere bei kleinen Anregungspegeln einen groen Einfluss auf die im Gehörgang gemessenen DPOAE. Ferner wird gezeigt, dass eine Abtrennung der zweiten DPOAE-Komponente durch "Latenzfensterung" die Variabilität in DPOAE-Wachstumsfunktionen und daraus abgeleiteten Schätzungen der Hörschwelle drastisch reduziert. In Kap. 5 wird die psychoakustische Seite des Problems angegangen. Es zeigt sich, das die Hörschwelle sowie die Lautheitswahrnehmung von Sinustönen Pegelschwankungen zwischen eng benachbarten Frequenzen von bis zu 15 dB aufweisen. Auer für den Vergleich von Hörschwellen und DPOAE sind diese Ergebnisse auch für das grundlegende Verständnis der schwellenahen Lautheitswahrnehmung von Bedeutung. <dt.>
Otoacoustic emissions (OAE) are emitted from a healthy ear and can be recorded in the sealed ear canal. The measurement of otoacoustic emissions is well established as a tool for hearing screening. However, until now OAE measurements allow no precise individual prediction of hearing status. The aim of the current work is to increase the basic understanding of distortion-product-otoacoustic-emission (DPOAE) generation and so to increase the value of DPOAE measurements as a diagnostic tool. In chapter 2+3 the results from experiments and modeling of properties of DPOAE-fine structure in normal hearing and hearing impaired subjects give strong evidences for a second DPOAE source within the cochlea. The results in Chapter 4 show that the influence of the second source increases with decreasing stimulation level. Furthermore, it is shown that the variability of DPOAE I/O functions and predictions of hearing thresholds, derived from these, is drastically reduced if the second DPOAE source is canceled out. In Chapter 5 the psychoacoustical side of the problem is investigated. Pure tone thresholds and loudness perception of sinusoids show a pronounced fine structure across frequency with level difference of up to 15 dB. These results are relevant for the comparison of DPOAE and psychoacoustical measurements as well as for the basic understanding of loudness perception near threshold in principle. <engl.>
Es wurden Polymer-Solarzellen mit einer Bulk-Heteroverbindungsstruktur hergestellt, wobei P3HT als Donor und das Fullerenderivat PCBM als Akzeptor fungiert. Die elektrischen und optischen Eigenschaften dieser organischen Zellen wurden hauptsächlich über die Abhängigkeit ihrer Strom-Spannungs-Charakteristiken von Temperatur und Lichtintensität studiert. Die Zunahme der Kurzschlußstromdichte mit der Temperatur ist Beweis für einen thermisch aktivierten Transportmechanismus, der für ungeordnete Materialien charakteristisch ist. Dieses Ergebnis erklärt die hervorstechende Eigenschaft organischer Solarzellen in einem warmen Klima besser zu funktionieren, als bei tiefen Temperaturen. Konventionelle anorganische Solarzellen zeigen im Gegensatz dazu ein ganz anderes abweichendes Verhalten. Der Ursprung der Leerlaufspannung wurde durch Variation der Austrittsarbeit der Metallelektrode untersucht. Aus diesem Experiment konnte geschlossen werden, daß die Leerlaufspannung empfindlich von der Austrittsarbeit der verwendeten Metallelektrode abhängt. Die Hypothese des Fermi- Level- Pinnings der Austrittsarbeit der Metallelektrode an das Lumoniveau des Akzeptors hat sich im Falle der P3HT:PCBM Solarzellen nicht bestätigt. Die thermische Behandlung der P3HT:PCBM Solarzellen erwies sich als eine sehr effektive Methode zur Erhöhung der Kurzschlußstromdichte und damit auch als sehr wirkungsvoll zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Zelle. Untersuchungen der Morphologie der P3HT : PCBM Solarzellen mittels AFM zeigen die Präsenz sehr großer PCBM Cluster (> 500 nm) als ein Resultat der thermischen Behandlung. Basierend auf diesen Ergebnissen, den J - V- Kurven und Messungen der externen Quantenausbeute wurde der Anteil des PCBM Akzeptors in der P3HT : PCBM -Mischung auf ein Gewichtsverhältnis zwischen 1:0,9 und 1:1 optimiert. Die beste P3HT:PCBM Solarzelle die hergestellt wurde, hatte ein Gewichtsverhältnis P3HT : PCBM von 1:1 und erzielte bei Raumtemperatur und einer Lichtintensität von 100 mW/cm2 die folgenden Ergebnisse: Jsc= 6.4mA/cm2, Voc= 0.59V, FF = 63.2%, h=2.4% bei Raumtemperatur und einer Lichtintensität von 100mW/cm2. Zusätzlich konnte gezeigt werden, daß die elektrischen Eigenschaften von P3HT : PCBM Solarzellen wesentlich durch die Qualität des verwendeten organischen Materials beeinflußt werden. <dt.>
Polymer based solar cells were fabricated by using Poly(3-hexylthiophene-2.5diyl)(P3HT) as a donor, combined with the fullerene derivative [6,6]-phenyl -C61 butyric acid methyl ester, (PCBM) as an acceptor, in a bulk heterojunction structure. Electrical and optical properties of these organic devices were studied together with the dependence of current-voltage characteristics on temperature and illumination intensity. The increase of the short circuit current density with temperature is evidence of a thermally activated transport mechanism, characteristic to disordered materials. This result explains the specific feature of organic solar cells to operate better in a warm climate, rather than at low temperatures, a totally different behaviour compared to conventional inorganic solar cells. The origin of open circuit voltage was investigated by varying the work function of the metallic electrode. From this experiment it was concluded that the open circuit voltage is very sensitive to the workfunction of metallic electrode. The hypothesis of Fermi level pinning of the workfunction of the metallic electrode to the LUMO level of the acceptor could not be confirmed in the case of P3HT:PCBM based solar cells. The thermal annealing applied to P3HT:PCBM based solar cells, was found to be a very effective method to increase the short current density, and therefore, the overall power conversion efficiency of the device. Morphology investigations (by using the Atomic Force Microscopy) for P3HT:PCBM based solar cells show the presence of large PCBM clusters (>500nm) built as a result of thermal annealing. Based on AFM results, as well as on current density-voltage (J-V) curves and external quantum efficiency measurements, the amount of the PCBM acceptor was optimized in the blend to a P3HT:PCBM weight ratio between 1:0.9 and 1:1. The best P3HT:PCBM based solar cell was fabricated with a P3HT:PCBM weight ratio of 1:1 and gave the following results: Jsc= 6.4mA/cm2, Voc= 0.59V, FF = 63.2%, h = 2.4% at room temperature and a white light intensity of 100mW/cm2. Finally, it was shown that the electrical performance of P3HT:PCBM based solar cells can be considerably influenced by the quality of the organic material used for the fabrication. <engl.>
Es wird die Entwicklung und Charakterisierung eines Laser-Cantilever-Anemometers (LCA) präsentiert. Durch die Verwendung der gleichen Bauteile, wie sie in einem Raster-Kraft-Mikroskop verwendet werden, kann die lokale Geschwindigkeit hochpräzise gemessen werden. Das räumliche Auflösungsvermögen ist durch mikrostrukturierte Biegebalken gegeben, die mit bis zu 100 kHz abgetastet werden können. Das LCA wurde für alle Arten von transparenten Fluiden konstruiert. Im Gegensatz zur Hitzdraht-Anemometrie gibt es keine Probleme in Strömung mit hoher thermischer Leitfähigkeit, wie z.B. in Wasser. Entwickelt für hochaufgelöste Messungen in turbulenten Strömungen, werden Experimente in Luft und Wasser sowie die Analyse der gemessenen kleinskaligen Turbulenzen gezeigt. <dt.>
The development and characterization of a Laser-Cantilever-Anemometer (LCA) is presented. Using the same components as for an atomic force microscope it is possible to highly accurately measure the local velocity. The spatial resolution is given by a micro-structured cantilever which can be scanned with up to 100 kHz. The LCA is constructed for any transparent fluid. In contrast to the hotwire anemometer there are no difficulties with regards to measurements in flows with high thermal conductivity, e.g. water. Developed for high resolution measurements in turbulent flows, the experiments in air and water, as well as the intermittency analysis of the measured small scale turbulence, are shown. <engl.>
Die kinetische Energie der ebenen Couette-Strömung wird durch die externe Leistung der mit konstanter Geschwindigkeit bewegten parallelen Platten und interne Dissipation bestimmt. Die Gültigkeit der entsprechenden Energiebilanz bei Galerkin-Approximationen wird untersucht. Das Geschwindigkeitsfeld wird in Haupt- und Querströmungsrichtung als periodisch angenommen und erfüllt die Haftrandbedingung an den parallelen Platten. Für übliche Basisvektoren des Galerkin-Systems (ohne offene anpaßbare Parameter) ist die Energiebilanz generell verletzt. Jedoch nimmt die Diskrepanz ab, wenn die Anzahl der Basisvektoren, die unmittelbar an die Grundströmung koppeln, erhöht wird. Es werden Basissysteme für die Galerkin-Methode konstruiert, die die Energiebilanz streng erfüllen; solche Systeme sind jedoch nicht universell und für jeden Cutoff neu zu bestimmen. <dt.>
The kinetic energy of plane Couette flow is determined by internal dissipation and the work done through the constant motion of the parallel walls. The validity of the corresponding energy balance is examined for Galerkin approximations. The velocity field is assumed to be periodic in streamwise and spanwise directions with no-slip boundary conditions at the parallel walls. In the case of standard basis vectors of the Galerkin system (without open disposable parameters), the energy balance is generally violated. However, the discrepancy decreases with the number of basis vectors which directly couple to the basic flow. Special basis systems are constructed which rigorously fulfil the energy balance; such systems, however, are not universal because they depend on the cutoff of the Galerkin approximation. <engl.>
In dieser Arbeit wird die Methode der Markov-Analyse für die Untersuchung und Charakterisierung von Oberflächen-Topographien angepasst und weiterentwickelt. Die Markov-Analyse dient zur Charakterisierung und Beschreibung stochastischer Systeme mithilfe einer Fokker-Planck-Gleichung für die Entwicklung bedingter Wahrscheinlichkeitsdichten (Pdf) in der Skalenvariablen. Die Methode und ihre Werkzeuge werden in dieser Arbeit auf einen Typ von Messdaten ausgedehnt, der bisher nur ansatzweise untersucht war. Durch die Erweiterung der Markov-Analyse auf die Charakterisierung von Oberflächen werden neue Erkenntnisse zu diesem Verfahren, seinen Einsatzmöglichkeiten und Grenzen gewonnen. <dt.>
This thesis describes the adaption and development of the Markov analysis method for the analysis of the topographies of rough surfaces. The Markov analysis characterizes and describes stochastic systems by means of a Fokker-Planck equation for the evolution of conditional probability densities (pdf) in the scale variable. The method and its tools are thus extended to a class of measurement data which previously has been investigated to only little extend. The extension of the Markov analysis to the characterization of surface roughness enables new insights about the method, its applications and limitations. <engl.>
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