Search

We survey and show our earlier results about three different ways of fluctuation-enhanced sensing of bio agent, the phage-based method for bacterium detection published earlier; sensing and evaluating the odors of microbes; and spectral and amplitude distribution analysis of noise in light scattering to identify spores based on their diffusion coefficient., Presented at the Nanoelectronic Devices for Defense and Security Conference held in Fort Lauderdale, FL on October 1, 2009. The original document contains color images.

Conventional agent sensing methods normally use the steady state sensor values for agent classification. Many sensing elements (Hines et al., 1999, Ryan et al., 2004, Young et al.,, 2003, Qian et al., 2004, Qian et al.,, 2006, Carmel et ad., 2003) are needed in order to correctly classify multiple agents in mixtures. Fluctuation-enhanced sensing (FES) looks beyond the steady-state values and extracts agent information from spectra and bispectra. As a result, it is possible to use a single sensor to perform multiple agent classification. This paper summarizes the application of some advanced algorithms that can classify and estimate concentrations of different chemical agents. Our tool involves two steps. First, spectral and bispectral features will be extracted from the sensor signals. The features contain unique agent characteristics. Second, the features are fed into a hyperspectral signal processing algorithm for agent, classification and concentration estimation. The basic idea here is to use the spectral/bispectral shape information to perform agent classification. Extensive simulations have been performed by using simulated nanosensor data, as well as actual experimental data using commercial sensor (Taguchi). It was observed that our algorithms are able to accurately classify different agents, and also can estimate the concentration of the agents. Bispectra contain more information than spectra at the expense of high-computational costs. Specific nanostructured sensor model data yielded excellent performance because the agent responses are additive with this type of sensor. Moreover, for measured conventional sensor outputs, our algorithms also showed reasonable performance in terms of agent classification.

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU., All materials contain cracks and micro-cracks in structure. My aim is to detect these cracks. Electro-Ultrasonic spectroscopy is a non–destructive testing method which describes quality and reliability of a tested sample. Tested sample is excited by the harmonic electrical signal of frequency fE and ultrasonic signal of frequency fU. A new harmonic signal of the frequency fi is created as a result of electrical resistance change due to the variation of the crack effective area by ultrasonic excitation. The intermodulation frequency fi is given by the subtraction of excitation frequencies fE and fU. Amplitude of the intermodulation signal at frequency fi is influenced by the electric current, which flows through the sample structure, and resistance change, which is ultrasonically induced due to the defects and unhomogeneities in a sample structure. High sensitivity of this method comes from the fact that the frequencies of exciting sources and measured signal are on different frequencies. The signal-to-noise ratio and high sensitivity for NDT analyses are based on the application of electrical filters for attenuation of exciting signals in signal preprocessing. Experimental verification of this method was performed on various samples such as magnesium alloy, aluminium and dural plates, both without and with cracks, varisotors, MOS FET transistor, rock samples, monocrystals Si and CdTe. This work presents a new non-destructive testing method of solids with metallic electrical conductivity, monocrystals, resistive materials and electronic devices.

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU., All materials contain cracks and micro-cracks in structure. My aim is to detect these cracks. Electro-Ultrasonic spectroscopy is a non–destructive testing method which describes quality and reliability of a tested sample. Tested sample is excited by the harmonic electrical signal of frequency fE and ultrasonic signal of frequency fU. A new harmonic signal of the frequency fi is created as a result of electrical resistance change due to the variation of the crack effective area by ultrasonic excitation. The intermodulation frequency fi is given by the subtraction of excitation frequencies fE and fU. Amplitude of the intermodulation signal at frequency fi is influenced by the electric current, which flows through the sample structure, and resistance change, which is ultrasonically induced due to the defects and unhomogeneities in a sample structure. High sensitivity of this method comes from the fact that the frequencies of exciting sources and measured signal are on different frequencies. The signal-to-noise ratio and high sensitivity for NDT analyses are based on the application of electrical filters for attenuation of exciting signals in signal preprocessing. Experimental verification of this method was performed on various samples such as magnesium alloy, aluminium and dural plates, both without and with cracks, varisotors, MOS FET transistor, rock samples, monocrystals Si and CdTe. This work presents a new non-destructive testing method of solids with metallic electrical conductivity, monocrystals, resistive materials and electronic devices.

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU., All materials contain cracks and micro-cracks in structure. My aim is to detect these cracks. Electro-Ultrasonic spectroscopy is a non–destructive testing method which describes quality and reliability of a tested sample. Tested sample is excited by the harmonic electrical signal of frequency fE and ultrasonic signal of frequency fU. A new harmonic signal of the frequency fi is created as a result of electrical resistance change due to the variation of the crack effective area by ultrasonic excitation. The intermodulation frequency fi is given by the subtraction of excitation frequencies fE and fU. Amplitude of the intermodulation signal at frequency fi is influenced by the electric current, which flows through the sample structure, and resistance change, which is ultrasonically induced due to the defects and unhomogeneities in a sample structure. High sensitivity of this method comes from the fact that the frequencies of exciting sources and measured signal are on different frequencies. The signal-to-noise ratio and high sensitivity for NDT analyses are based on the application of electrical filters for attenuation of exciting signals in signal preprocessing. Experimental verification of this method was performed on various samples such as magnesium alloy, aluminium and dural plates, both without and with cracks, varisotors, MOS FET transistor, rock samples, monocrystals Si and CdTe. This work presents a new non-destructive testing method of solids with metallic electrical conductivity, monocrystals, resistive materials and electronic devices.

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU., All materials contain cracks and micro-cracks in structure. My aim is to detect these cracks. Electro-Ultrasonic spectroscopy is a non–destructive testing method which describes quality and reliability of a tested sample. Tested sample is excited by the harmonic electrical signal of frequency fE and ultrasonic signal of frequency fU. A new harmonic signal of the frequency fi is created as a result of electrical resistance change due to the variation of the crack effective area by ultrasonic excitation. The intermodulation frequency fi is given by the subtraction of excitation frequencies fE and fU. Amplitude of the intermodulation signal at frequency fi is influenced by the electric current, which flows through the sample structure, and resistance change, which is ultrasonically induced due to the defects and unhomogeneities in a sample structure. High sensitivity of this method comes from the fact that the frequencies of exciting sources and measured signal are on different frequencies. The signal-to-noise ratio and high sensitivity for NDT analyses are based on the application of electrical filters for attenuation of exciting signals in signal preprocessing. Experimental verification of this method was performed on various samples such as magnesium alloy, aluminium and dural plates, both without and with cracks, varisotors, MOS FET transistor, rock samples, monocrystals Si and CdTe. This work presents a new non-destructive testing method of solids with metallic electrical conductivity, monocrystals, resistive materials and electronic devices.

Elektro-ultrazvuková spektroskopie je založena na interakci dvou signálů, elektrického střídavého signálu s frekvencí fE a ultrazvukového signálu s frekvencí fU. Ultrazvukový signál mění vzdálenost mezi vodivými zrny ve vzorku a tím mění jeho celkový elektrický odpor R. Změna odporu R je proměnná s frekvencí ultrazvukového signálu fU. Vzorek, který obsahuje mnoho defektů ve své struktuře, vykazuje vysokou změnu odporu R v porovnání se vzorkem bez defektů při stejné hodnotě ultrazvukového a elektrického signálu. V disertační práci je popsána elektro-ultrazvuková metoda na tlustovrstvých rezistorech, hořčíkových slitinách, monokrystalech Si a CdTe, varistorech a také jeden z prvních pokusů aplikace elektro-ultrazvukové spektroskopie na horninové vzorky a tak diagnostikovat jejich stav poškození. V našem případě byl proměřen vzorek žuly. Jelikož se jedná o nedestruktivní metodu testování, tak má tato metoda velmi perspektivní budoucnost. Tato metoda je citlivá na všechny defekty ve vzorku. Její výhodou je, že se měří velikost signálu ne frekvenci danou rozdílem nebo součtem budících frekvencí fE a fU a tím se dá dosáhnout vysoké citlivosti. V mém případě byl vždy měřen signál na rozdílové frekvenci fi = fE-fU., All materials contain cracks and micro-cracks in structure. My aim is to detect these cracks. Electro-Ultrasonic spectroscopy is a non–destructive testing method which describes quality and reliability of a tested sample. Tested sample is excited by the harmonic electrical signal of frequency fE and ultrasonic signal of frequency fU. A new harmonic signal of the frequency fi is created as a result of electrical resistance change due to the variation of the crack effective area by ultrasonic excitation. The intermodulation frequency fi is given by the subtraction of excitation frequencies fE and fU. Amplitude of the intermodulation signal at frequency fi is influenced by the electric current, which flows through the sample structure, and resistance change, which is ultrasonically induced due to the defects and unhomogeneities in a sample structure. High sensitivity of this method comes from the fact that the frequencies of exciting sources and measured signal are on different frequencies. The signal-to-noise ratio and high sensitivity for NDT analyses are based on the application of electrical filters for attenuation of exciting signals in signal preprocessing. Experimental verification of this method was performed on various samples such as magnesium alloy, aluminium and dural plates, both without and with cracks, varisotors, MOS FET transistor, rock samples, monocrystals Si and CdTe. This work presents a new non-destructive testing method of solids with metallic electrical conductivity, monocrystals, resistive materials and electronic devices.