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In modern fruit processing technology, non-destructive quality measuring techniques aresought for determining and controlling changes in the optical, structural, and chemical properties of theproducts. In this context, changes inside the product can be measured during processing. Especiallyfor industrial use, fast, precise, but robust methods are particularly important to obtain high-qualityproducts. In this work, a newly developed multi-spectral imaging system was implemented andadapted for drying processes. Further it was investigated if the system could be used to link changesin the surface spectral reflectance during mango drying with changes in moisture content andcontents of chemical components. This was achieved by recovering the spectral reflectance frommulti-spectral image data and comparing the spectral changes with changes of the total soluble solids(TSS), pH-value and the relative moisture contentxwbof the products. In a first step, the camera wasmodified to be used in drying, then the changes in the spectra and quality criteria during mangodrying were measured. For this, mango slices were dried at air temperatures of 40–80◦C and relativeair humidities of 5%–30%. Samples were analyzed and pictures were taken with the multi-spectralimaging system. The quality criteria were then predicted from spectral data. It could be shown thatthe newly developed multi-spectral imaging system can be used for quality control in fruit drying.There are strong indications as well, that it can be employed for the prediction of chemical qualitycriteria of mangoes during drying. This way, quality changes can be monitored inline during theprocess using only one single measuring device.
Physik Methoden
(2023)
Das Projekt RALV (rasche Analyse der Lichtstärkeverteilung) hatte das Ziel zu untersuchen, inwieweit eine schnelle Messung von Lichtstärkeverteilungen mit Hilfe von CCD Kamera-Aufnahmen von Streubildern auf einem Schirm möglich ist. Dazu wird eine Probe von einer gerichteten Lichtquelle (Laser) bestrahlt. Das gestreute Licht trifft auf einen Schirm. Auf dem Schirm entsteht eine Helligkeitsverteilung. Diese wird auf der Rückseite abfotographiert. Aus den Geometriedaten der Anordnung und der gemessenen Helligkeitsverteilung lässt sich die Lichtstärkeverteilung und damit die Streucharakteristik errechnen. Durch geeignete Wahl der Schirm-Materialien, eine gute Kamera-Auslegung sowie einer dafür entwickelten Software ist es im RALV-Projekt gelungen die Funktionsfähigkeit dieses Verfahrens nachzuweisen. Schwerpunkte bei der Arbeit im Projekt waren: - Finden geeigneter Komponenten: Lichtquellen, Schirmmaterial, Kamera - Schreiben der benötigten Software für: Steuerung, Auswertung und Darstellung - Vergleich der RALV-Methode mit Standard Methoden (ebenes Goniometer) Nach Ablauf des Projektes liegen die Daten für den Bau eines industriell einsetzbaren Messgerätes vor. Es zeigte sich, dass das RALV Messverfahren seine Stärken bei Materialien mit einer spiegelnden Vorzugsrichtung hat. Als Nebeneffekte des Projektes wurde ein ebenes Goniometer mit 3 achsiger Probenaufnahme gefertigt. Zudem wurde die Bewitterungskammer der FH Konstanz für lichttechnische Fragen erweitert.
Die Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt.
A physics lab-setup has been developed for engineering students in their first year at university. The so-called LabTeamCoaching helps to improve general lab skills, such as preparing an experiment, writing a documentation, using graphs and drawing conclusions. By using a flipped classroom approach, students get better involved than in our former physics labs when we applied classical methods. This approach will be described and an overview of our 10 years of experience using this method will be given.
„Am Einzelnen das Allgemeine lernen“ ist ein vor über 50 Jahren vorgeschlagenes, dem modernen Verständnis von Lernen angepasstes Vorgehen in der Physikausbildung. Allerdings hat sich dieses Konzept bis heute noch nicht durchgesetzt. Im vorliegenden Text beschreiben die beiden Autoren, wie die Umstellung der „Physikausbildung von Ingenieuren“ einer gesamten Hochschule von der Lehre von Inhalten auf eine Vermittlung von Physik-Methoden angegangen wurde und schließlich gelungen ist. Für Ihre Arbeiten erhielten sie den Ars legendi-Fakultätenpreis Physik 2014.
One important skill for engineers is the ability of optimizing their experiments. On their job they will often spend a lot more time designing and improving an experimental setup compared to running the actual experiment itself. Is it possible to teach this complex task in physics labs? A method for reaching this goal is proposed an example is given and discussed.