For the investigation of moisture and salt content in historic masonry, destructive drilling samples followed by a gravimetric investigation is still the preferred method. In order to prevent the destructive intrusion into the building substance and to enable a large-area measurement, a nondestructive and easy-to-use measuring principle is needed. Previous systems for moisture measurement usually fail due to a strong dependence on contained salts. In this work, a ground penetrating radar (GPR) system was used to determine the frequency-dependent complex permittivity in the range between 1 and 3 GHz on salt-loaded samples of historical building materials. By choosing this frequency range, it was possible to determine the moisture in the samples independently of the salt content. In addition, it was possible to make a quantitative statement about the salt level. The applied method demonstrates that with ground penetrating radar measurements in the frequency range selected here, a salt-independent moisture determination can be carried out.

Guided acoustic waves (GAW) have proven to be a useful tool for structural health monitoring (SHM). However, the dispersive nature of commonly used Lamb waves compromises the spatial resolution making it difficult to detect small or weakly reflective defects. Here we demonstrate an approach that can compensate for the dispersive effects, allowing advanced algorithms to be used with significantly higher signal-to-noise ratio and spatial resolution. In this paper, the sign coherence factor (SCF) extension of the total focusing method (TFM) algorithm is used. The effectiveness is examined by numerical simulation and experimentally demonstrated by detecting weakly reflective layers with a highly dispersive A0 mode on an aluminum plate, which are not detectable without compensating for the dispersion effects.

Unterrichtsbezogene Kooperation gilt als wichtiger Hebel zur erfolgreichen Umsetzung von Personalentwicklungsmaßnahmen von Lehrpersonen und zur Implementation curricularer Reformen. Hierzu liegen übereinstimmende Befunde aus mittlerweile knapp 3 Jahrzehnten internationaler Forschung zum Lehrberuf vor. Obwohl allgemeinhin Konsens besteht, dass unterrichtsbezogene Kommunikation eine bedeutende Erfolgsvariable gelingender Kooperationsprozesse zwischen Lehrkräften darstellt, zeigt sich diese im internationalen Diskurs als wenig systematisch erforscht und v.a. für die deutschsprachige Forschung zum berufsbildenden Lehramt als weitgehend blinder Fleck. Und dies, obwohl unterrichtsbezogene Kooperation zwischen Lehrkräften aufgrund jüngst zurückliegender curricularer Innovationen gerade im deutschen Berufsschulsystem explizit eingefordert wird. Im Rahmen meiner Dissertation habe ich mich dieser Forschungslücke angenommen und unterrichtsbezogene Kommunikation zwischen Lehrkräften in zwei Teilstudien untersucht. Zunächst wurde ein systematisches Literaturreview der internationalen Forschung nach dem PRISMA Statement durchgeführt, um anhand einer qualitativen Inhaltsanalyse der als relevant identifizierten Literatur (N=88 Studien) konstitutive Merkmale professioneller unterrichtsbezogener Kommunikation synoptisch herauszuarbeiten. Hieraus wurde ein Kategoriensystem zur Untersuchung unterrichtsbezogener Kommunikation zwischen Lehrkräften zu verschiedenen Kommunikationsanlässen erstellt. Im Anschluss wurden Gespräche von je N=7 Tandems angehender und berufserfahrener Lehrkräfte berufsbildender Schulen erhoben und mit dem Kategoriensystem analysiert. Den exemplarischen Kommunikationsanlass stellte hierbei eine Diskussion über die Qualität von Lernaufgaben hinsichtlich deren Eignung für den Einsatz im wirtschaftsberuflichen Unterricht dar. Dafür wurde den Proband:innen ein Pool aus Lernaufgaben unterschiedlicher Qualität vorgelegt, über den zu diskutieren und schließlich eine Lernaufgabe aus dem Gesamtpool gemeinschaftlich und begründet als diejenige, die am besten für wirtschaftsberuflichen Unterricht geeignet erscheint, ausgewählt werden sollte. Die unterscheidbaren Gesprächsqualitäten verschiedener Tandems sowie deren jeweiliger Einfluss auf den Kooperationsprozess (Prozess der gemeinsamen Entscheidungsfindung) wurden vor dem Hintergrund der zuvor identifizierten Kriterien professioneller unterrichtsbezogener Kommunikation für den vorliegenden Kooperationsanlass nachgezeichnet. Die Befunde der vorliegenden Arbeit werden dafür genutzt, um Implikationen für die weitere Forschung zur unterrichtsbezogenen Kommunikation zwischen Lehrkräften und die Aus- und Weiterbildungspraxis im Lehrberuf abzuleiten.

Sensory perturbations are a valuable tool to assess sensory integration mechanisms underlying balance. Implemented as systems-identification approaches, they can be used to quantitatively assess balance deficits and separate underlying causes. However, the experiments require controlled perturbations and sophisticated modeling and optimization techniques. Here we propose and validate a virtual reality implementation of moving visual scene experiments together with model-based interpretations of the results. The approach simplifies the experimental implementation and offers a platform to implement standardized analysis routines. Sway of 14 healthy young subjects wearing a virtual reality head-mounted display was measured. Subjects viewed a virtual room or a screen inside the room, which were both moved during a series of sinusoidal or pseudo-random room or screen tilt sequences recorded on two days. In a between-subject comparison of 10 6 min long pseudo-random sequences, each applied at 5 amplitudes, our results showed no difference to a real-world moving screen experiment from the literature. We used the independent-channel model to interpret our data, which provides a direct estimate of the visual contribution to balance, together with parameters characterizing the dynamics of the feedback system. Reliability estimates of single subject parameters from six repetitions of a 6 20-s pseudo-random sequence showed poor test–retest agreement. Estimated parameters show excellent reliability when averaging across three repetitions within each day and comparing across days (Intra-class correlation; ICC 0.7–0.9 for visual weight, time delay and feedback gain). Sway responses strongly depended on the visual scene, where the high-contrast, abstract screen evoked larger sway as compared to the photo-realistic room. In conclusion, our proposed virtual reality approach allows researchers to reliably assess balance control dynamics including the visual contribution to balance with minimal implementation effort.

Peripheral vision plays a significant role in human perception and orientation. However, its relevance for human-computer interaction, especially head-mounted displays, has not been fully explored yet. In the past, a few specialized appliances were developed to display visual cues in the periphery, each designed for a single specific use case only. A multi-purpose headset to exclusively augment peripheral vision did not exist yet. We introduce MoPeDT: Modular Peripheral Display Toolkit, a freely available, flexible, reconfigurable, and extendable headset to conduct peripheral vision research. MoPeDT can be built with a 3D printer and off-the-shelf components. It features multiple spatially configurable near-eye display modules and full 3D tracking inside and outside the lab. With our system, researchers and designers may easily develop and prototype novel peripheral vision interaction and visualization techniques. We demonstrate the versatility of our headset with several possible applications for spatial awareness, balance, interaction, feedback, and notifications. We conducted a small study to evaluate the usability of the system. We found that participants were largely not irritated by the peripheral cues, but the headset's comfort could be further improved. We also evaluated our system based on established heuristics for human-computer interaction toolkits to show how MoPeDT adapts to changing requirements, lowers the entry barrier for peripheral vision research, and facilitates expressive power in the combination of modular building blocks.