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
Ministry of Education, Youth and Sports
Category
SGS
Type
Specifický výzkum VŠB-TUO
Solver