Hochempfindliche Incoherent Broad-Band Cavity-Enhanced Absorption Spectroscopy (IBBCEAS) mit Anwendung auf Gase, Flüssigkeiten und dünne Schichten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde ein innovativer Ansatz zur Unterstützung von Entwurf und Optimierung von Tragsystemen des Stahlbeton-Hochbaus entwickelt. Der Ansatz verknüpft die Methoden der Genetischen Programmierung (GP), der Fuzzy-Logik und wissensbasierter Systeme. Der Einsatz eines GP-basierten Algorithmus ermöglicht die Evolution von heterogenen Lösungskandidaten. Hierdurch können auch Entwurfsentscheidungen in die Optimierung einbezogen werden, die die Komplexität der Tragstruktur beeinflussen, z.B. die Anzahl der Stockwerksgruppen oder die Anzahl der Aussteifungssysteme. Im Rahmen der Evaluation konnten so äußerst unkonventionelle Optima identifiziert werden. Die Umsetzung des entwickelten Ansatzes als wissensbasiertes System ermöglicht die Einbindung von Erfahrungswissen in den Entwurfs- und Optimierungsprozess. Der Einsatz funktionaler Fuzzy-Regelbasen zur direkten Ermittlung von Entwurfsparametern und die Einschränkung des Suchraums mittels logischer Fuzzy-Regelbasen führt zu einer erheblichen Reduzierung der Problemgröße. Der in diesem Forschungsprojekt entwickelte Ansatz für die Optimierung von komplexen Systemen ist von allgemeiner Art. Durch die transparente Anbindung von Simulationssystemen und die wissensbasierte Interpretation der Simulationsergebnisse ist das entwickelte System als Plattform für eine kooperative Optimierung von Bauwerken geeignet. Eine derartige, ganzheitliche Optimierung könnte zu einer erheblichen Reduzierung von Konflikten in späteren Planungsphasen führen. Hierdurch könnte der Planungsprozess beschleunigt werden und gleichzeitig eine Minimierung konfliktbedingter, kosten intensiver Konstruktionsänderungen erreicht werden. Es wird vorgeschlagen, die Möglichkeiten der kooperativen Optimierung im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsvorhabens zu ergründen. Bei den Forschungsarbeiten hat sich unter Anderem herausgestellt, dass die grundsätzliche Methode auch auf artverwandte Problemstellungen der kontinuierlichen Bauwerksüberwachung angewandt werden kann. Sowohl der optimale Entwurf von Tragsystemen des Stahlbeton- Hochbaus als auch modellbasierte Ansätze des Bauwerksmonitorings repräsentieren Optimierungsprobleme, die bezüglich ihrer Zielfunktionen Gemeinsamkeiten aufweisen. In zukünftigen Arbeiten sollten die entwickelten grundsätzlichen Methoden der evolutionären Optimierungsverfahren auf das Themengebiet des modellbasierten Bauwerksmonitorings übertragen werden. In der Praxis werden verstärkt dreidimensionale FE-Modelle zur Berechnung von Tragwerken eingesetzt. Problematisch ist hierbei der hohe Aufwand für die Interpretation (Nachweisführung, Berücksichtigung von konstruktiven Anforderungen etc.), sowie die Dokumentation der Ergebnisse. Der erarbeitete Ansatz für die wissensbasierte Anbindung von Simulationssystemen an die Entwurfskomponente, einschließlich der wissensbasierten Nachweisführung, könnte zu einer deutlichen Effizienzsteigerung bei der Nachbearbeitung von Simulationsergebnissen führen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A.A. Ruth, J. Orphal, S.E. Fiedler, Fourier-transform cavity-enhanced absorption spectroscopy using an incoherent broad-band light source, Appl. Optics 46 (2007) 3611-3616
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S.E. Fiedler, A. Hese, U. Heitmann, Influence of the cavity parameters on the output intensity in incoherent broad-band cavity-enhanced absorption spectroscopy, Rev. Sei. Instruments 78 (2007) 073104
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S.E. Fiedler, A.A. Ruth, A. Hese, Incoherent broad-band cavity-enhanced absorption spectroscopy of liquids, Rev. Sei. Instruments 76 (2005) 23170
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S.E. Fiedler, U. Heitmann, A.A. Ruth, Neue Impulse für die klassische Absorptionsspektroskopie durch die Kombination von optischen Resonatoren und inkohärenten Lichtquellen, Photonik4(2007)72
