Title
Optovláknové senzorické systémy
Code
SP2021/45
Summary
Optovláknové senzorické systémy se v poslední dekádě stále více prosazují nejen v technických, ale i humanitních oblastech působení člověka. Primární výhodou, kterou tyto technologie nabízí je vysoká citlivost na měřené veličiny v kombinaci s velmi malými rozměry a váhou senzorů, jejich netečností vůči elektromagnetickým interferencím a elektrickou pasivitou v místě měření. Dle povahy senzorů lze optovláknovými senzorickými systémy dnes měřit v podstatě jakoukoliv fyzikální veličinu.
Motivací předkládaného projektu je navázat na základní i aplikovaný výzkum řešitelského týmu na katedře telekomunikační techniky, který dlouhodobě vyvíjí senzorické optovláknové systémy. Tyto systémy již našli uplatnění v mnoha oblastech ve spolupráci s firemní i státní sférou jako je biomedicína, dopravní provoz, stavebnictví, technická seismicita, zabezpečení perimetru, chytré město či průmysl 4.0 což potvrzuje aktuálnost zkoumané problematiky.
Ve všech uvedených oblastech, ale i mnoha jiných představují výhody optovláknových senzorických systémů přidanou hodnotu a lze pozorovat stále větší rozmach jejich aplikačního využití zejména v průmyslu čtvrté generace a na poli biomedicíny.
Základní téma a námět projektového záměru plně koreluje s probíhajícími výzkumnými aktivitami optoelektronického týmu na Katedře telekomunikační techniky s provázaností a přesahem do výzkumných aktivit na Katedře kybernetiky a biomedicínského inženýrství. Jedná se o multidisciplinární projekt, který se primárně zaměřuje na základní a aplikovaný výzkum optovláknových senzorických systémů v níže uvedených oblastech:
a) Medicínské aplikace se zaměřením na oblast magnetické rezonance (MR) a klinickou praxi – monitorování vývoje dechové a tepové činnosti lidského těla; detekce anomálií; redukce obrazových artefaktů; zpracování naměřených biomedicínských signálů na bázi fonokardiografie a balistokardiografie; měření zahřívání implantátů v prostředí MR; monitorování osob s nízkou hmotností; návrh a realizace nových typů optovláknových senzorů s využitím moderních metod 3D tisku pro oblast MR; dechová a tepová synchronizace – spouštění MR přístroje; zvýšení work-flow MR pracoviště.
b) Dopravní aplikace – návrh a realizace nových typů optovláknových senzorů a senzorických systémů se zaměřením na automobilovou dopravu – neinvazivní senzory pro detekci a měření rychlosti vozidel; vážení vozidel; klasifikace typu vozidla. Pro kolejovou dopravu – detekce poškození kol a nápravy; kalkulace náprav; zvýšení bezpečnosti provozu a komfortu cestujících; monitorování základních parametrů provozu jako rychlost, směr jízdy apod. a to vše v kontextu s aktuálním trendem vývoje viz TAČR (výzva DOPRAVA 2020+).
c) Průmysl 4.0 – návrh, realizace a ověření nových optovláknových senzorů pro monitorování provozního stavu hydraulických strojů a nástrojů v rámci prediktivní údržby v souvislosti s rozšiřováním Průmyslu 4.0; vývoj senzorů pro sledování tlaku vzduchu a kapalin; využití metody 3D tisku pro vývoj nových typů akcelerometrických senzorů; bezpečností aplikace – vývoj senzorů pro zabezpečení perimetru – detekce vniknutí, narušení prostoru.
d) Aplikace v oblasti geotechnického a seismického inženýrství s primárním zaměřením na dvě oblasti, respektive dva typy optovláknových systémů – distribuovaný a interferometrický. V první oblasti sledování konvergencí primárního ostění v průběhu konvenční ražby tunelů; sledování teploty v tunelovém ostění; sledování zatížení pilotové stěny, průsaků primárního ostění; sledování sesuvných území. V druhé oblasti sledování vibrací od antropogenních zdrojů; návrh a realizace nových typů optovláknových senzorů; kalibrace nových senzorů. Jak v případě distribuovaných systémů, tak interferometrických optimalizace těchto nových senzorických zařízení do oblasti zavádění BIM (Building Information Management).
Start year
2021
End year
2021
Provider
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Category
SGS
Type
Specifický výzkum VŠB-TUO
Solver