2017 - Publications Repository - Gdańsk University of Technology

Show publications from the year

Publications from the year 2017

Show all

Optical properties of thin TiO2 film deposited on the fiber optic sensor head
- Marzena Hirsch
2017
The presented study was focused on investigation of the titanium dioxide (TiO2) thin film deposited on the fiber tip. The intention of this investigation was using TiO2 film in the construction of the optical fiber sensor head. In the demonstrated construction TiO2 thin layer was deposited on the tip of a commonly used telecommunication single mode optical fiber (SMF-28) by means of the Atomic Layer Deposition (ALD). Thickness of the fabricated film was 80 nm. The characterization of the optical properties focuses on the most significant factors for the application in the interferometric sensing devices, namely - spectral reflectance function and its thermal dependence. The measurements were performed using two broadband sources with central wavelengths of 1300 nm and 1550 nm. The examination of the sensitivity of reflectance spectra to the temperature changes were conducted for temperatures in the range from 25°C up to 150°C. Obtained results have showed that the investigated layer exhibited reflectance value 0.174 and 0.061 at 1300 nm and 1550 nm respectively. Moreover, while the variation of the measured signal intensity induced by temperature change is noticeable, no significant spectral shift is observed in the reflection function. Therefore the examined structure presents interesting choice for the use in the interferometric fiber optic sensors.
OPTICAL STRAIN MEASUREMENT OF CONCRETE VERSUS MANUAL EXTENSOMETER MEASUREMENT BASED ON THE TEST RC DEEP BEAM IN A COMPLEX STATE OF STRESS
- Anna Kopańska
- Krystyna Nagrodzka-Godycka
2017
The purpose of this study is to compare the strain measurement techniques of concrete in R-C element subjected to the monotonic load up to the failure. In the analysis manual extensometer methods of measurements and the optical system ARAMIS for non-contact three-dimensional measurements of deformation was used. The test sample was a cantilever deep beam loaded throughout the depth which was a part of the reinforced concrete deep beam joint. The analysis of the behaviour of the deep beam under static load was based on the measurements of crack and strain.
OPTIMALIZATION OF SORBENT FEEDING IN THE DRY METHOD OF FLUE GAS DESULFURIZATION
- Piotr Kwiatkowski
- Ryszard Zadrąg
2017 Full text Journal of Polish CIMEEAC
The swiftly developing sea transport contributes to a considerable increase of fuel usage in the international shipping, which results in the escalation of toxic compounds emitted into the atmosphere. It is followed by the constantly heightened requirements limiting those emissions. In the case of sulfur oxide emission, inside of SECA (Sulfur Emission Control Area), the maximum content of sulfur in the shipping fuels used on the territorial seas was reduced to 0.1% per mass unit, but at the same time the legislator allows the ability to use a desulfurization installation working in a closed configuration. One of the desulfurization methods fulfilling those requirements is the dry method of desulfurization. In this paper are presented the results of research conducted on this very topic in the Department of Marine and Land Power Plants. The focus is the presentation of formulated characteristics of adsorbent feeding by an injection system dedicated to the dry method.
Optimization of chip removing system operation in circular sawing machine
- Jacek Barański
- Marcin Jewartowski
- Jan Wajs
- Kazimierz Orłowski
- Tomasz Pikała
2017
The paper presents the optimization of the wood chips removing system in the sliding table saw. Chips are generated during the cutting of the material. The attention was focused on the upper casing of mentioned system. The methodical experimental studies of the pressure distribution inside the casing during the wood chip removing operation for the selected rotational speed of saw blade with a diameter of 300 mm and 450 mm were carried out. Analysis of the results allowed to predict the areas with insufficient vacuum pressure hindering the organized transport of chips. The obtained results were used in the process of optimizing the shape of the casing. As a result, a new design of chip removing system was obtained, vastly improving the chips extraction from the tool operation space.
Optimization of clamping stiffness during milling of high-dimensional structures with the use of techniques of experiment – aided virtual prototyping
- Krzysztof Jan Kaliński
- Marek Galewski
- Michał Mazur
- Natalia Morawska
2017
The subject of this paper is a method of searching for conditions of minimizing the vibration level of a tool-high dimensional flexible workpiece, at unchangeable technological parameters of the machining process. It depends on repeatable change of the values of the stiffness coefficients as soon as an optimal vibration state of the workpiece approaches. There are assessed the values of dominant ”peaks” in the frequency spectra and the Root Mean Square (RMS) values of time plots. Efficiency of the proposed approach is evidenced by chosen technique of mechatronic design, which is called Experiment-Aided Virtual Prototyping (E-AVP).
Optimization of Single-Sided Lapping Kinematics Based on Statistical Analysis of Abrasive Particles Trajectories
- Adam Barylski
- Norbert Piotrowski
2017 Full text
The chapter presents the influence of selected kinematic parameters on the geometrical results of the single-sided lapping process. The optimization of these parameters is aimed at improving the quality and flatness of the machined surfaces. The uniformity of tool wear was assumed as main optimization criterion. Lapping plate wear model was created and in detail was analyzed. A Matlab program was designed to simulate the abrasive particles trajectories and to count their distribution. In addition, the influence of additional guiding movements of the conditioning ring has been verified and the idea of a flexible single-sided lapping system assisted with a robot, which ensures the optimal constant wear over the diameter was presented.
Optimized AVHRR land surface temperature downscaling method for local scale observations: case study for the coastal area of the Gulf of Gdańsk
- Andrzej Chybicki
- Zbigniew Łubniewski
2017 Full text Open Geosciences
Satellite imaging systems have known limitations regarding their spatial and temporal resolution. The approaches based on subpixel mapping of the Earth’s environment, which rely on combining the data retrieved from sensors of higher temporal and lower spatial resolution with the data characterized by lower temporal but higher spatial resolution, are of considerable interest. The paper presents the downscaling process of the land surface temperature (LST) derived from low resolution imagery acquired by the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), using the inverse technique. The effective emissivity derived from another data source is used as a quantity describing thermal properties of the terrain in higher resolution, and allows the downsampling of low spatial resolution LST images. The authors propose an optimized downscaling method formulated as the inverse problem and show that the proposed approach yields better results than the use of other downsampling methods. The proposed method aims to find estimation of high spatial resolution LST data by minimizing the global error of the downscaling. In particular, for the investigated region of the Gulf of Gdansk, the RMSE between the AVHRR image downscaled by the proposed method and the Landsat 8 LST reference image was 2.255°C with correlation coefficient R equal to 0.828 and Bias = 0.557°C. For comparison, using the PBIM method, it was obtained RMSE = 2.832°C, R = 0.775 and Bias = 0.997°C for the same satellite scene. It also has been shown that the obtained results are also good in local scale and can be used for areas much smaller than the entire satellite imagery scene, depicting diverse biophysical conditions. Specifically, for the analyzed set of small sub-datasets of the whole scene, the obtained RSME between the downscaled and reference image was smaller, by approx. 0.53°C on average, in the case of applying the proposed method than in the case of using the PBIM method.
Optimized Space Vector Modulation strategy for five phase voltage source inverter with third harmonic injection
- Arkadiusz Lewicki
- Patrick Strankowski
- Marcin Morawiec
- Jarosław Guziński
2017
This paper presents a simple and an effective SVM algorithm for five-phase Voltage-Source Inverters with the possibility to control independently the voltage vectors for fundamental and auxiliary orthogonal subspaces. The essential benefit is that output voltage is generated using only four active voltage vectors with limited numbers of switching. In the proposed solution, four active vectors are arbitrary chosen, independent of the positions of reference voltage vectors. The selected active vectors and the reference voltages are utilized only to calculate the on-time durations for transistors in any of the inverter phases. The selection of appropriate active voltage vectors, used to generate the inverter output voltage, is based on analysis of calculated durations. The proposed solution does not require any matrix inverting operation in the microprocessor. This makes the algorithm simple and efficient. The experimental results prove the proposed SVM strategy
Optimizing the parameters of a small standalone hybrid power system
- Elżbieta Bogalecka
- Aleksander Michoński
2017 Full text Acta Energetica
A hybrid power plant consists of renewable energy resources, an energy storage, a discharge load and an emergency power supply. Power plant parameters are tailored to meet the requirements of continuity of supply, cost minimization, return on investment period and system capacity utilization. The papaer presents the methodology for selecting power plant parameters with a larger number of decision criteria. The task is solved as a single criterion optimization task with a weighted quality indicator. The weights were determined using the AHP method. determined
Optimizing the process of railway geometrical layout designing with multi-criteria assessment method
- Kamila Szwaczkiewicz
2017 Full text Przegląd Komunikacyjny
The paper presents the main assumptions of the Multi-criteria assessment method used in process of upgrading the railway geometrical layout. The advantages of metaheuristic search were described. The criteria influencing the investment were defined. The fitness function used in the analysis was described. The example of using the optimization algorithm with the help of self developed computer software was described.
Optoelectronic properties of curved carbon systems
- Stevan Armaković
- Sanja Armaković
- Sławomir Kozieł
2017 Full text CARBON
Systematic investigation of optoelectronic properties of curved carbon systems has been performed and the results have been compared with the representatives of flat carbon systems. Moreover, the application of third order dispersion corrected density functional tight binding method (with third order corrections of self-consistent charges) including Becke-Johnson dumping (DFTB3-D3(BJ)) has been validated in order to obtain reliable dimer structures for the calculations of charge transfer rates. Optoelectronic properties encompassed calculations of reorganization energies, energy difference between the singlet and triplet state, first hyperpolarizabilities, whereas the charge transfer rates have been calculated according to the equation of Marcus semi-empiric approach. The obtained results indicate that a wide list of outstanding features of buckybowls could be expanded for optoelectronic properties as well. Furthermore, it has also been shown that correlation in the form of the second order exponential decay between electron transfer rates and the specific structural property of buckybowls exists. This allows for computationally inexpensive assessment of electron hopping rates.
Optymalizacja modelowania przezbrojeń w procesie produkcyjnym
- Karol Kufel
2017 Full text Przedsiębiorstwo we współczesnej gospodarce - teoria i praktyka
Czynności służące przygotowaniu maszyn do pracy są nieodzownym elementem każdego procesu produkcyjnego. Niestety są to działania, których realizacja nie powoduje bezpośredniego przyrostu wartości dodanej do produktu końcowego. Klienci są gotowi zapłacić za wyrób o pożądanych cechach, dostarczony w oczekiwanym przez nich czasie bez zastanawiania się jakie procesy pomocnicze był zmuszony zrealizować producent. W związku z tym wykonywanie tych działań spychane jest niejednokrotnie w przedsiębiorstwach produkcyjnych na „dalszy plan”. Częstokroć działania ukierunkowane na poprawę jakości procesu są nastawione na udoskonalenie samych operacji produkcyjnych, a nie na zapewnienie poprawnej realizacji tzw. przezbrojenia. Aspektom opomiarowania i modelowania jakości jego wykonywania w przedsiębiorstwie Y jest poświęcone niniejsze opracowanie.
Optymalizacja parametrów kinematycznych w docieraniu powierzchni płaskich
- Adam Barylski
- Norbert Piotrowski
2017
W artykule przedstawiono wpływ wybranych parametrów kinematycznych na geometryczne wyniki procesu docierania jednotarczowego. W celu poprawy płaskości oraz jakości obrabianych powierzchni przeprowadzono optymalizację tych parametrów. Podstawowym kryterium optymalizacji jest równomierność zużycia narzędzia. Zaprezentowano wyniki symulacji, a następnie porówna-no je z wynikami badań eksperymentalnych.
Optymalizacja parametrów kinematycznych w docieraniu powierzchni płaskich
- Adam Barylski
- Norbert Piotrowski
2017 Full text Mechanik
Przedstawiono wpływ wybranych parametrów kinematycznych na geometryczne wyniki procesu docierania 1-tarczowego. W celu poprawy płaskości oraz jakości obrabianych powierzchni przeprowadzono optymalizację tych parametrów. Podstawowym kryterium optymalizacji jest równomierność zużycia narzędzia. Zaprezentowano wyniki symulacji, a następnie porównano je z wynikami badań eksperymentalnych.
Optymalizacja parametrów małej autonomicznej elektrowni hybrydowej
- Elżbieta Bogalecka
- Aleksander Michoński
2017 Full text Acta Energetica
Elektrownia hybrydowa składa się z odnawialnych źródeł energii, magazynu energii, odbiornika zrzutowego, zasilania awaryjnego i systemu zarządzania zasobami. Parametry elektrowni dobierane są tak aby zaspokoić wymagania: ciągłość zasilania, minimalizację kosztów, określony czas zwrotu inwestycji, wykorzystanie potencjału instalacji. W pracy przedstawiono metodologię doboru parametrów elektrowni przy większej liczbie kryteriów decyzyjnych. Zadanie rozwiązuje się jako zadanie optymalizacji jednokryterialnej z ważonym wskaźnikiem jakości, którego wagi dobierane są metodą AHP. Do badań wybrano dane klimatyczne typowe dla terenu Polski i potrzeby energetyczne wybranego gospodarstwa domowego.
Optymalizacja projektu montażu obiektu MS-4/B realizowanego w ramach zadania „Budowa drogi ekspresowej S7 na odc. Miłomłyn-Olsztynek, Pododcinek Ostróda Północ - Ostróda Południe, w ciągu drogi S7 wraz z budową obwodnicy Ostródy w ciągu DK 16 (Pododcinek "B")” wraz z uzgodnieniami z nadzorem autorskim i nadzorem naukowym
- Krzysztof Wilde
- Jacek Chróścielewski
- Mikołaj Miśkiewicz
- Łukasz Pyrzowski
- Bartosz Sobczyk
- Aleksandra Kuryłowicz-Cudowska
2017
Celem opracowania jest przeprowadzenie optymalizacji projektu montażu obiektu MS-4/B realizowanego w ramach zadania „Budowa drogi ekspresowej S7 na odc. Miłomłyn-Olsztynek, Pododcinek Ostróda Północ - Ostróda Południe, w ciągu drogi S7 wraz z budową obwodnicy Ostródy w ciągu DK 16 (Pododcinek "B")” oraz uzgodnienie wprowadzonych zmian z Nadzorem Autorskim (NA).
Optymalizacja strategii sieci inteligentnych agentów za pomocą programowania genetycznego w systemie rozproszonym realizującym paradygmat volunteer computing
- Waldemar Korłub
2017 Full text
Dynamicznie rosnąca złożoność i wymagania w odniesieniu do rozproszonych systemów informatycznych utrudnia zarządzanie dostępnymi zasobami sprzętowymi i programistycznymi. Z tego powodu celem rozprawy jest opracowanie wielokryterialnej metody programowania genetycznego, która pozwala na optymalizację strategii zespołu inteligentnych agentów programistycznych w zakresie zarządzania systemem realizującym paradygmat volunteer computing. Odpowiedni dobór strategii jest kluczowy dla efektywnego prowadzenia obliczeń przy uwzględnieniu wymagań interesariuszy. W rozprawie przedstawiono system metodologiczny do wyznaczania strategii agentów programistycznych w zależności od realizowanych zadań obliczeniowych i dostępnych zasobów. Opracowano modele funkcjonowania agentów, a także omówiono kryteria ich oceny oraz nakładane ograniczenia. Na ich podstawie sformułowano zagadnienia optymalizacji wielokryterialnej w zakresie wyznaczania reprezentacji strategii Pareto-optymalnych oraz alternatyw kompromisowych. Opracowano algorytmy oparte na programowaniu genetycznym do wyznaczania rozwiązań problemów optymalizacji strategii sieci agentów. Omówiono także metody automatycznej konstrukcji programów do wyznaczania strategii przeznaczonych do wykorzystania w dynamicznym systemie. Przedstawione wyniki eksperymentów z wykorzystaniem gridu referencyjnego potwierdzają, że cel rozprawy został osiągnięty.
Optymalizacja sztywności zamocowania podczas frezowania przedmiotów wielkogabarytowych z wykorzystaniem wirtualnego prototypowania wspomaganego eksperymentem
- Krzysztof Jan Kaliński
- Marek Galewski
- Michał Mazur
- Natalia Morawska
2017 Full text
Przedstawiono rozważania dotyczące problemów nadzorowania drgań podczas frezowania wielkogabarytowych przedmiotów podatnych, z wykorzystaniem nowego sposobu doboru współczynników sztywności zamocowania przedmiotu obrabianego. Dotychczas powszechnie stosowany w pracach naukowych i badaniach przemysłowych sposób polegał na uwzględnieniu jedynie własności dynamicznych przedmiotu. Takie podejście jest niewystarczające, jeżeli o stanie dynamiki systemu obrabiarka-uchwyt-przedmiot-narzędzie (OUPN) decydują również własności dynamiczne procesu obróbkowego oraz zmienne w czasie warunki skrawania. Proponowana modyfikacja sposobu wyznaczania optymalnych wartości współczynników sztywności zamocowania przedmiotu polega na powtarzalnej zmianie wartości wybranych współczynników sztywności zamocowania, aż do momentu uzyskania optymalnego stanu drgań przedmiotu, ocenianego na podstawie wartości RMS (ang. Root Mean Square – wartość skuteczna) drgań w dziedzinie czasu, oraz wartości dominujących „szczytów” w widmie amplitudowym. Skuteczność proponowanego sposobu nadzorowania drgań w procesie frezowania przedmiotów wielkogabarytowych potwierdzono wykorzystując dedykowaną technikę projektowania mechatronicznego, czyli wirtualne prototypowanie wspomagane eksperymentem pomiarowym (WPWE). Eksperyment pomiarowy posłużył do walidacji (oceny zgodności) modelu obliczeniowego swobodnego przedmiotu obrabianego, z obiektem rzeczywistym.
Ordered titanium templates functionalized by gold films for biosensing applications – Towards non-enzymatic glucose detection
- Katarzyna Grochowska
- Mariusz Szkoda
- Jakub Karczewski
- Gerard Śliwiński
- Katarzyna Siuzdak
2017 TALANTA.The International Journal of Pure and Applied Analytical Chemistry
Recently, metal nanostructures evoke much interest due to application potential in highly sensitive detectors in biochemistry and medical diagnostics. In this work we report on preparation and characteristics of thin (1–100 nm) Au films deposited onto highly ordered structured titanium templates for SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) and electrochemical sensing. The Ti templates are formed by selective removal of TiO2 nanotubes out of as-anodized titanium substrate. The surface of the obtained material reproduce precisely the bottom layer of the nanotubes and consists of a uniformly distributed dimples with diameter of ~100 nm. For all structures covered with Au films the measured average SERS signal is markedly higher than the one observed for bare Ti templates. This is due to strong electromagnetic field in the vicinity of the film grains. Moreover, such nanostructured gold surface exhibits also attractive electrochemical and electrocatalytic properties, which should be attributed to enhancement of the electron transfer at the Au-Ti interface formed without any linker molecules. It is shown that prepared material can be used as an enzyme-free sensor for glucose detection in air-saturated neutral media especially in case of low sugar concentrations present in human body liquids, such as saliva, sweat and interstitial fluid.
Organic semiconductor rubrene thin films deposited by pulsed laser evaporation of solidified solutions
- Natalia Majewska
- Maria Gazda
- Rafał Jendrzejewski
- Sayani Majumdar
- Mirosław Sawczak
- Gerard Śliwiński
2017 Full text
Organic semiconductor rubrene (C42H28) belongs to most preferred spintronic materials because of the high charge carrier mobility up to 40 cm2(V·s)-1. However, the fabrication of a defect-free, polycrystalline rubrene for spintronic applications represents a difficult task. We report preparation and properties of rubrene thin films deposited by pulsed laser evaporation of solidified solutions. Samples of rubrene dissolved in aromatic solvents toluene, xylene, dichloromethane and 1,1-dichloroethane (0.23-1% wt) were cooled to temperatures in the range of 16.5-163 K and served as targets. The target ablation was provided by a pulsed 1064 nm or 266 nm laser. For films of thickness up to 100 nm deposited on Si, glass and ITO glass substrates, the Raman and AFM data show presence of the mixed crystalline and amorphous rubrene phases. Agglomerates of rubrene crystals are revealed by SEM observation too, and presence of oxide/peroxide (C42H28O2) in the films is concluded from matrix-assisted laser desorption/ionization time-offlight spectroscopic analysis.