|
|
Modulated ultrasonic water jet cutting – optimization of the liquid wave guide shape
Veselý, Radek ; Foldyna, Josef (referee) ; Habán, Vladimír (advisor)
High speed water jets have un-substitutable place in unconventional technologies in the machining of materials. Indeed its larger spreading is limited above all by its really high purchase price and also high costs of the operation. Certain possibility is represented by high-speed pulsating jets, which don’t put such a high pretension on arrangement of generating the pressure during the comparable operation. Probably the most effective method of the generating of pulsating water jets is ultrasonic modulation. This work could benefit to understanding spreading of pressure impulses between ultrasonic generator and output nozzle. Pulsating is solved by the numerical calculation using transfer matrix method.
|
|
|
Design of Acoustic Absorbers Using Perforated Boards
Jun, David ; Stejskal, Pavel (referee) ; Kalousek, Lubor (advisor)
Perforated boards are one of the most commonly used elements for the construction of acoustic resonators in the form of walls or ceilings. This diploma thesis focuses on some aspects of the design of these perforated resonators. The main factor considered was the shape of the holes in the plate and its influence on the measured course of the sound absorption coefficient and also on its prediction by commonly available methods. The first aspect of resonator design is to measure the sound absorption coefficient. Within the work, common measurement methods are thoroughly compared and the reverberation room method, which is further used for measuring the produced samples, is presented in more detail. For the purposes of this part, our own hardware and software solution of the measuring set is also developed. Service scripts were written in the Python programming language. The second aspect of the design treated in this work is the choice of the porous infill of the resonator based on its value of airflow resistivity. This value is determined here by the static airflow method and based on the relevant standards, our own measuring device was developed for these purposes. This device was made mainly by FDM 3D printing and was operated by scripts in Python. The third and last of the design aspects described here is the prediction of the course of the sound absorption coefficient of perforated resonators. In this part, the method of electro-acoustic analogy is presented together with the transfer matrix method as described in the literature, which is further supplemented by the introduction of an equivalent radius including the effect of hole elongation in the calculation. The results obtained by the calculation are finally compared with the measurement and the optimization of the calculation is proposed in the form of adjusting the relationship for the end correction factor and for the combination of acoustic impedances of individual layers.
|
|
|
Assessment of the second viscosity coefficient from measured pressure pulsations.
Černý, Ondřej ; Pochylý, František (referee) ; Habán, Vladimír (advisor)
Diploma thesis deals with problem of assessment of the second viscosity and acoustic velocity coefficients by the different liquid´s flow in pipe from measured pressure pulstation created by diaphragm pulsator. For the solution is used a transfer matrix model and for the data evaluation a genetic algorithm in „Facharp.exe“ program. Modal analysis in problematic part of the measured stand is realized to find a wave shapes and natural frequency of a pipe. The results are for the reason of clearness processed into „MS Excel“ program and fetched to the charts which shows depedence of a second viscosity and acoustic velocity coefficients on a various flow as the final result.
|
|
|
High-Frequency Pulsations Modeling
Střecha, Ludvík ; Kubálek, Jiří (referee) ; Habán, Vladimír (advisor)
The diploma thesis deals with the mathematical modeling of high-frequency pressure pulsations in water turbines. Pulsations are caused by the interaction between stator a rotor blades. These high-frequency pressure pulsations then cause high cycle fatigue of the head cover, spiral casing, runner and distributor. The mathematical model is solved by transfer matrix method. Data are processed in F-A char and MS Excel programs. Final results are demonstrated by frequency amplitude characteristics and by pressure mode shapes, where comparison of the mathematical model with the measurement is shown.
|
|
|
Laser coupling system
Dell, Roman ; Wilfert, Otakar (referee) ; Barcík, Peter (advisor)
This bachelor's thesis deals with the usage of a tunable pulsed laser for coupling to a single-mode fiber. At first, the thesis explains the principle of laser functioning, its basic technical components, properties of laser radiation and main types of tunable pulsed lasers. Next, it describes main types of optical fibres, their key properties and the methods for laser to fibre coupling. Finally, the thesis explains the basic concepts of matrix optics, its application to the Gaussian beam transformation and the calculation of coupling efficiency.
|
|
|
In vivo application of holographic endoscopy
Tučková, Tereza ; Brzobohatý,, Oto (referee) ; Bouchal, Petr (referee) ; Uhlířová, Hana (advisor)
Pokrok v porozumění komplexním mozkovým funkcím závisí na schopnosti opticky dosáhnout jakékoli vybrané struktury a oblasti živého mozku se subbuněčným rozlišením při minimálním poškození tkáně. Zpřístupňování hlubších oblastí tkání rozptylujících světlo je v současnosti umožněno zejména vývojem optických endoskopických sond, například mikroendoskopy s gradientními čočkami (GRIN) a svazky optických vláken. Pokrok v metodách holografické modulace světla dosažený v poslední době přinesl jako další nadějný směr pro zobrazování s vysokým rozlišením hluboko ve tkáních použití vícevidových optických vláken (MMF) jako zobrazovacích prvků. Ve srovnání s endoskopy založenými na GRIN čočkách a svazcích optických vláken poskytují MMF nejvyšší poměr rozlišení obrazu ku tloušťce sondy a způsobují minimální poškození tkáně. Úvodní část práce poskytuje přehled o nejmodernějších technologiích hloubkového zobrazování mozku in vivo, vícevidové vláknové endoskopii a jejích principech s cílem představit související technologii. Hlavním technologickým zaměřením práce je použití digitálního mikrozrcátkového zařízení (DMD) k modulaci světla, šířící se MMF sondou. To umožňuje rychlé rastrování fluorescenčního vzorku v zobrazovací rovině za distální hranou vlákna. Byla sestrojena optická sestava využívající tohoto principu, bylo dosaženo vysoké stability a byly pečlivě vyhodnoceny zobrazovací vlastnosti. Ty byly demonstrovány na 2D a 3D fluorescenčních fantomových vzorcích. Dále jsme vyvinuli metodu zpracování obrazu, zlepšující jeho kvalitu a umožňující dosáhnout plného potenciálu difrakčně omezeného rozlišení. Použití algoritmů využívajících regularizované iterativní inverze, případně regularizované přímé pseudoinverze, zvyšuje kontrast a rozlišení obrazu. Další cestou k ex vivo a in vivo zobrazování bylo použití geneticky modifikované myši. Identifikovali jsme vhodné myší modely a ex vivo zobrazování mozku ukázalo, že snímky trpí silným fluorescenčním signálem pozadí z oblastí mimo ohniskovou rovinu. Proto se další práce zaměřila na vývoj technologie útlumu světla založené na konfokálním principu. Byla sestrojena optická sestava pro konfokální filtraci "dírkovou clonkou" s použitím speciální sondy složené z MMF s odstupňovaným indexem lomu spojeného s MMF se skokovým indexem, a druhého DMD. Během zobrazování byl fluorescenční signál shromážděný GRIN-SI-MMF sondou filtrován ve vzdáleném poli sondy, kde se pro každý skenovací ohniskový bod vytváří prstenec. Prstencovitý signál se pak oddělí pomocí masky na DMD2, čímž se také oddělí signál pocházející z ohniska od signálu vznikajícího mimo ohnisko. Na experimentech s použitím fantomového vzorku fluorescenčních mikrokuliček i fixované mozkové tkáně bylo prokázáno, že toto konfokální filtrování vede k zeslabení signálu pozadí, tedy signálu z mimoohniskových rovin, čímž se zvyšuje kontrast a rozlišení snímků. Tento princip konfokální filtrace v holografickém endoskopu byl rovněž demonstrován pomocí nové MMF sondy s bočním zobrazováním. Práce ukazuje jen kousek skládačky dlouhodobého komplexní vývoje optimálního nástroje pro hloubkové tkáňové zobrazování s vysokým rozlišením. Holografický endoskop využívající MMF byl zdokonalen tak, že může sloužit k rutinnímu několikahodinovému zobrazování biologických tkání s možností útlumu světla pocházejícího mimo ohniskovou rovinu. Endoskop byl testován při zobrazování fantomových vzorků i fixovaných plátků myšího mozku a in vivo cév až do hloubky 5 mm.
|
|
|
Magneto-optic response of layered media
Kunt, Ota ; Ostatnický, Tomáš (advisor) ; Antoš, Roman (referee)
Optical response of materials strongly depends on their magnetic properties. This phenomenon is also used in materials in the form of thin layers and multi- layers. Using cited literature we summarize theory needed to calculate magneto- optical response of multilayers. The calculation is based on Maxwell equations and magnetic materials are described with effective permittivity tensor. Jones formalism is used to describe polarised light and Yeh formalism is used to de- scribe multilayer response. A program using presented theory was developed and calculations for concrete structure were made. Multilayer parameters were cho- sen to correspond with those of a sample whose magneto-optical response was measured at the Department of Chemical Physics and Optics, MFF UK. 1
|
|
|
Light propagation in magnetic materials
Wagenknecht, David ; Ostatnický, Tomáš (advisor) ; Veis, Martin (referee)
Transparent magnetic materials, among the others semiconductors, have recently come to the focus of interest in both basic and applied research because they have great potential in optical applications and they can be used in optical spectroscopy to investigate fundamental physical phenomena. The theoretical calculations introduce that these materials have some extraordinary properties like asymmetric reflectance when light impact the sample from the opposite angles. In this bachelor thesis, transfer matrix formalism is derived based on Maxwell equations, taking into account special form of effective permittivity. The reflection coefficient for one layer demonstrates, that the asymmetric reflectance appears for transversal- magnetic polarization of light and transversal magnetization in the studied material. The derived formulae are used to calculate the difference in reflectivities for the waves impacting the structure from opposite angles. Ga1−xMnxAs with different concentrations of manganese is assumed to be the essential transparent magnetic layer in the sample. 1
|
|
|
Optical response of magnetic materials
Wagenknecht, David ; Ostatnický, Tomáš (advisor)
David Wagenknecht: Abstract of a diploma thesis Optical response of magnetic materials, 2014 Magnetooptical properties of anisotropic semiconductors are studied to describe asymmetry of Ga1−xMnxAs, because theoretical calculations predict extraordinary behaviour of reflectivity. Analytical formulae to describe materials with non-diagonal permittivity are derived and they are used for the numerical calculations to describe the optical response of the samples available for the measurement. The transversal Kerr effect is calculated and it exhibits asymmetry in both rotation of the plane of polarization and ellipticity of circularly polarized light due to asymmetry in reflectivity. Moreover, longitudinal and polar magnetization are studied because of the influence on the observability of the phenomena. Results are not only used to discuss conditions, which must be satisfied to prove the asymmetry, but also the actual experimental setup is designed to prepare the measurement. 1
|
|
|
Theory of magneto-optics
Zálešák, Ondřej ; Ostatnický, Tomáš (advisor) ; Janda, Tomáš (referee)
Magnetic properties of matter have an effect on their optical response. These properties depend on the microscopic structure of the matter and we distinguish several basic types of magnetism. In the latest research, scientists focus on tri- angualr antiferromagnets and their use in technology, for example in spintronics. We describe the magnetic material by permittivity tensor. Description of the response of the material is derived from Maxwell equations and the reflected light is described by its polarization and ellipticity. Then we model triangular antiferromagnets Γ5g and Γ4g configuration. 1
|
guest ::
