Projekti / Programi
Fluidni in mikro-fluidni optični-vlakenski senzorji
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.15.01 |
Tehnika |
Meroslovje |
Senzorji in zajemanje podatkov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P200 |
Naravoslovno-matematične vede |
Elektromagnetika, optika, akustika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Optična vlakna, optični vlakenski senzorji, Fabry-Perot, mikroobdelava, mikrofluidika
Raziskovalci (12)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
36448 |
dr. Vedran Budinski |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2019 - 2020 |
23 |
| 2. |
15006 |
dr. Denis Đonlagić |
Meroslovje |
Vodja |
2017 - 2020 |
382 |
| 3. |
20862 |
dr. Dušan Gleich |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
284 |
| 4. |
52886 |
Dominik Gril |
Meroslovje |
Tehnični sodelavec |
2019 - 2020 |
20 |
| 5. |
39296 |
Jernej Hribar |
Meroslovje |
Mladi raziskovalec |
2018 - 2020 |
5 |
| 6. |
37448 |
dr. Andraž Javernik |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2018 - 2019 |
5 |
| 7. |
04357 |
Borut Lenardič |
Telekomunikacije |
Raziskovalec |
2017 - 2018 |
36 |
| 8. |
36738 |
dr. Peter Lukan |
Filozofija |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
17 |
| 9. |
51232 |
Matija Mavsar |
Proizvodne tehnologije in sistemi |
Tehnični sodelavec |
2018 |
14 |
| 10. |
30950 |
dr. Matej Njegovec |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
42 |
| 11. |
29743 |
dr. Simon Pevec |
Meroslovje |
Raziskovalec |
2017 - 2020 |
81 |
| 12. |
39493 |
Uroš Povh |
|
Tehnični sodelavec |
2017 - 2018 |
0 |
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagani projekt obsega raziskave na področju optičnih-fluidnih senzorjev in pripadajočih vmesnikov za procesiranje optičnih signalov. Glavni cilj projekta je, da se razišče, predlaga in pokaže nove vrste optičnih vlakenskih senzorjev za merjenje in zaznavanje pretoka, nivoja, absorpcijske in fluorescenčne spektroskopije v plinih in tekočinah. Poleg navedenih bodo posebne pozornosti deležni povsem novi koncepti optičnih vlakenskih senzorjev za določanje viskoznosti fluidov, gostote in točke vrelišča.
Kar zadeva merilnike pretokov bodo raziskani različni pristopi za popolno električno pasivne meritve pretokov. Ti pristopi bodo vsebovali optično segrete in odčitavane senzorje (vroče mikrožičke), fluidno dinamične detektorje sil, mikro vlakenske pitotove cevi. Kompaktni vlakenski tekočinski senzorji pretokov so pričakovani kot rezultat teh raziskav. Posebna pozornost bo dana mikrofluidnim izvedbam in meritvam v področju majhnega Reighly-evega števila.
Raziskana bosta dva pristopa za merjenje nivojev tekočin: a) optični vlakenski tekočinski senzor nivoja, ki temelji na termo optičnem efektu z uporabo absorpcijskega optičnega vlakna in b) tekočinski senzorji nivoja, ki temeljijo na vlakenskih diferenčnih senzorjih tlaka. Cilj je narediti sistem ki je glede na lastnosti in ceno primerljiv z obstoječimi elektronskimi rešitvami.
Raziskane bodo miniaturne vlakenske absorpcijske mikrocelice z dolgimi interakcijskimi dolžinami, hkrati pa bodo narejene tako, da bodo zagotovile prilagodljive senzorske strukture za spektroskopsko analizo tekočin. Mikrocelice z interakcijsko dolžino do nekaj milimetrov bodo razvite in bodo hkrati združljive s širokim spektralnim področjem v območju od 350 nm do 2000nm. Mikrocelice bodo omogočale spektroskopsko analizo malih tekočinskih volumnov (do nekaj nanolitrov). Predlagana mikrocelica bo združljiva s cenovno učinkovitim spektrometrom (kot ga na primer dobavljata OceanOptics in Hamamatsu). Posebna pozornost bo namenjena zgradbi mikrocelice, ki bo omogočala testiranje barvnih reagentov v področju mikrocelice, kar bo osnova za izdelavo novih platform za mikrofluidne senzorje za procesno vodenje v realnem času
Narejen bo senzor za merjenje lomnega količnika z ultra visoko ločljivostjo (med 10-6 in 10-8 RIU območjem). Senzor bo omogočal zanesljive meritve binarnih mešanic plinov in podobnih aplikacij. Raziskane bodo ustrezne metode za kompenzacijo , ki so zahtevane za dosego visoke ločljivosti. Zgradba senzorja bo temeljila na stekleni mikrocelici, ki izkazuje visoko temperaturno stabilnost. Prav tako bo raziskano diferenčno merjenje z uporabo referenčnega plina, kar bo omogočilo stabilne in zanesljive dolgoročne meritve. Ti senzorji bodo primerni za identifikacijo inertnih plinskih mešanic, ki jih je drugače težko zaznati in prepoznati. Nadalje bodo ti senzorji zmožni zaznati prisotnost naravnega plina/propana/metana in nestabilnih snovi v zraku v koncentracijah, ki so pod eksplozijskimi vrednostmi.
Poleg tega bodo raziskane možnosti za merjenje parametrov, ki so pogosti pri karakteriziranju tekočin, ampak so še posebej težavni za merjenje z optičnim pristopom pri malih količinah. Kinematična viskoznost in vrelišče tekočin sta dva takšna parametra, ki bosta raziskana in razvita v sklopu tega projekta z vpeljavo optičnih vlakenskih tehnologij.
Uspešna izvedba predlaganega projekta bo prispevala tako k akademskim raziskavam kot tudi k industrijskim aplikacijam. Z razvojem tehnologij, ki zagotavljajo možnosti za cenovno učinkovitejšo implementacijo senzorskih sistemov, ki temeljijo na novih specialnih vlaknih in fotonskih napravah, bodo optični vlakenski senzorji mnogo bolje sprejeti tudi na področjih, kjer nabavna vrednost ali druge značilnosti predstavljajo kritične omejitve (na primer v procesni industriji, mikrofluidiki, biomedicini, avtomobilski industriji, itd.).
Pomen za razvoj znanosti
Cilj predlaganega projekta je razvoj in izvedba novih fluidnih in mikrofluidnih senzorjev na osnovi optičnih vlaken, kateri bodo vodili do pridobitve novih osnovnih in aplikativnih znanj ter senzorskih principov. Fluidne tehnologije so prisotne v mnogih področjih, od industrijskih produktov pa vse do medicinskih aplikacij. Rešitve, ki bodo izvedene v sklopu predstavljenega projekta, bodo omogočile nove ekonomične pristope v znanosti, industriji in medicini ter bodo temeljile na napredni tehnologiji mikroobdelave optičnih vlaken. Opisane tehnologije bodo pripomogle k razvoju novih generacij optično vlakenskih fluidnih senzorjev, predstavljale pa bodo tudi pomemben prispevek k področju fotonskih tehnologij, fluidnih tehnologij, mikrofluidnih in biomedicinskih tehnologij ter drugih tehničnih področij, ki se navezujejo na fluidne ali optično-senzorke aplikacije. Predlagani koncepti so originalni po svoji izvedbi in praktični zasnovi ter bodo omogočali neposredno uporabo v potencialnih industrijskih in drugih sistemih. Nove fluidno/valovodne strukture, izdelane znotraj in na koncu optičnih vlaken bodo pripomogle k razvoju novih in inovativnih optično fluidnih komponent, ki bodo uporabne na številnih znanstvenih in tehnoloških področjih. Pričakovano je, da se bodo rezultati tega raziskovalnega projekta objavili v uglednih znanstvenih revijah in publikacijah. Partnerji morajo nameniti posebno pozornost raziskavam, ki vodijok ustvarjanju novih znanstvenih konceptov. Načrtovanje in izdelava zgodnjih demonstratorjev in prototipov med izvajanjem projekta bo pomagala predstaviti in ovrednotiti nove pristope v laboratoriju in realnem okolju, kar lahko neposredno vodi k industrializaciji tehnologije. Raziskovalno delo se bo prav tako osredotočalo na sodelovanje med lokalnimi in globalnimi industrijskimi partnerji z namenom zagotavljanja boljšega sodelovanja med znanstveno sfero in gospodarstvom
Pomen za razvoj Slovenije
Pomen projekta za gospodarstvo in družbo lahko predstavimo iz dveh različnih vidikov.
Najprej v smislu lokalnega ekonomskega okolja bo projekt pripomogel k razvoju industrijskega partnerja vključenega v projekt ter ostalih industrijskih partnerjev, ki sodelujejo s člani projektne skupine. Pričakovano je, da se bodo vsaj nekateri izmed razvitih senzorskih demonstratorjev/prototipov s primernim nadaljnjim razvojem pretvorili v prodajne industrijske produkte. Sodelujoče podjetje bo tako s projektom poleg novih znanj pridobilo tudi možnosti za razvoj in prodajo novih izdelkov ali polizdelkov oziroma optičnih vlaken za njihovo izdelavo.
Prenos pridobljenega znanja v praktične senzorske aplikacije in sisteme bo nadalje v korist obema direktnima projektnima partnerjema prav tako pa ostalim zunanjim partnerjem, ki trenutno sodelujejo na podobnih projektih. Z uspešnim razvojem nove generacije senzorjev bi tovrstno sodelovanje še poglobili.
Raziskave na področju dopiranja optičnih vlaken z neobičajnimi dopanti bodo neposredno prispevale k razvoju drugih aplikativnih znanj in izdelkov v podjetju Optacore in k možnemu razvoju opreme za izdelavo sistemov za dopiranje optičnih vlakenskih preformov in podobnih produktov; to na področju razvoja, kjer je Optacore globalno trenutno eden vodilnih proizvajalcev.
V širšem smislu lahko pričakujemo ugodne učinke na gospodarsko okolje v Sloveniji. Projektna skupina je trenutno edina skupina v Sloveniji, ki ima poglobljena znanja in obvladuje tehnologijo optičnih vlakenskih tehnologij. Ta znanja so ključnega pomena za podporo rastočemu interesu slovenskemu poslovanju in razvoju aplikacij, ki temeljijo na fotonskih tehnologijah, katere zagotavljajo ekonomsko rast in konkurenčno industrijsko proizvodnjo. Predlagan projekt bo tako zagotovil direktne kot indirektne prednosti mnogim slovenskim podjetjem, ki že uporabljajo ali želijo uporabljati fotonske tehnologije ali rešitve na področju optičnih vlaken. Člani projektne skupine so že vzpostavili sodelovanje z mnogimi podjetji.
Po uspešni realizaciji projekta so pričakovani pozitivni učinki na globalnem nivoju. Z razvojem tehnologij, ki nudijo nove možnosti zaznavanja in cenovno učinkovitejše implementacije senzorskih sistemov, ki temeljijo na novih posebnih vlaknih in fotonskih napravah, bodo optični vlakenski senzorji laže dostopni na področjih, kjer cena ali ostale karakteristike predstavljajo ključne omejitve (na primer procesna industrija, mikro-fluidika, biomedicina, avtomobilska industrija, itd.).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
