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We investigate two real-time strain sensing principles based on the optical time-domain reflectometry
(OTDR) in polymer optical fibres (POF). The first sensing principle uses the increase of the level of backscattered light
in a stretched POF. The second sensing principle uses the effect of losses due to bending.
The potential impact of optical fiber sensors embedded into medical textiles for the monitoring of respiratory movements in a magnetic resonance imaging environment is presented. We report on three different designs, all textile based: a macrobending sensor, a Bragg grating sensor, and a time reflectometry sensor. In all three cases, the sensing principle is based on the measure of the elongation of the abdominal circumference during breathing movements. We demonstrate that the three sensors can successfully sense textile elongations between 0% and 3%, while maintaining the stretching properties of the textile substrates for a good comfort of the patients.
Die Herstellung von Prüfvorlagen erfordert Methoden, mit denen sich geräteunabhängig definierte Farben gezielt reproduzieren lassen. Hierzu werden in dieser Arbeit Methoden vorgestellt, mit denen sich im CIELAB-Farbraum (geräteunabhängig) definierte Farben in Ansteuerwerte (z. B. rgb-Werte) eines geeigneten Ausgabegerätes transformieren lassen. Die Methoden basieren auf geometrischen Modellen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie zwischen einem Satz vorgegebener Referenzwerte, d. h. einem Satz von geräteunabhängigen Farbwerten und dazugehörigen Ansteuerwerten lokal interpolieren, um so die zwischen den Referenzwerten liegenden Farbwerte zu berechnen. Zur Interpolation werden die trilineare Interpolation, die kubischen Spline-Interpolation, die Tetraeder-Interpolation in einer Delaunay-Tetraedrisierung und die Shepard-Interpolation verwendet. Des Weiteren wurden zwei iterative Methoden entwickelt, bei denen die Referenzfarben nach jedem Iterationsschritt angepasst werden. Die von den Modellen benötigten Referenzwerte erhält man durch die Ausgabe einer Prüfvorlage mit einer entsprechenden Auswahl von Farben, definiert im Signalraum des Ausgabegerätes. Hierzu wurden verschiedene digitale Prüfvorlagen entwickelt, die kubisch-primitive Referenzfarbverteilungen, kubisch-primitive Referenzfarbverteilungen mit zusätzlichen Farbwerten am Rand des Gerätefarbraums und kubisch-raumzentrierte Referenzfarbverteilungen realisieren. Unter Verwendung eines Digital-Bilddrucksystems wurden die Reproduktionseigenschaften der verschiedenen Methoden bestimmt. Dabei zeigte sich, dass mit den Methoden im CIELAB-Farbraum definierte Farben mit einer Farbabweichung von im Mittel weniger als ΔE = 1,0 reproduziert werden können, was der Stabilität des verwendeten Drucksystems entspricht. Auf Basis dieser Untersuchungen wurden Methoden ausgewählt und mit ihnen ISO/IEC-Prüfvorlagen in photographischer Technik in Reflexion und Transmission hergestellt.
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The production of test charts makes it necessary to reproduce colours which are defined in a device independent colour space. This thesis presents methods to transform device independend CIELAB data into device dependend colour values (e. g. rgb-values) of an appropriate device. The methods are based on geometric models. The geometric models are using a set of reference data for a local interpolation, for example a set of device independent CIELAB data and corresponding signal values, for the calculation of values between the reference data. The interpolation uses the trilinear interpolation, the cubic spline interpolation, the tetrahedral interpolation in a Delaunay tetrahedrisation and the Shepard interpolation. Furthermore two iterative methods were developed, which are adjusting the reference colours after each iteration The reference data is determined by printing and measuring a test chart with a selection of colours defined in the device signal space. Different test charts were developed, which are using simple cubic reference colour arrangements, simple cubic reference colour arrangements with additional colour values near the boundary of the colour gamut and body-centered cubic reference colour arrangements. Using a digtal image printer the reproduction properties of the different methods were determined. It is shown that CIELAB colour data can be reproduced with a colour difference below ΔE = 1.0 which is in the range of the printer reproducibility. Based on this results the most accurate methods were used to produce ISO/IEC-test charts in reflection and transmission mode with photographic printing technology.
Fiber optic sensors based on polymer optical fibers (POF) take advantage of the high elasticity and high break-down strain of POF. Because of their outstanding elastic properties, POF are well suited for integration into technical textiles like geotextiles and medical textiles. Smart textiles with incorporated POF sensors, able to sense various mechanical and physical quantities, can be realized. The integration of POF as a sensor into geotextiles for monitoring of displacement of soil is very attractive since POF can be used for distributed strain measurement of strain values of more than 40 %. An online monitoring of critical mechanical deformations of geotechnical structures like dikes, dams, slopes, embankments as well as of masonry structures can be ensured. Medical textiles that incorporate POF sensors can control vital physiological parameters like respiratory movement and can be used for wearable health monitoring of patients requiring a continuous medical assistance and treatment. The biocompatibility of POF is an important criterion for selecting POF as a medical sensor. The paper shows selected examples of using POF sensors for the mentioned monitoring purposes.