Popis předmětu - B2M17OPM

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B2M17OPM Optická měření
Role:PV Rozsah výuky:2P+2L
Katedra:13117 Jazyk výuky:CS
Garanti:Zvánovec S. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Komanec M., Vítek S., Zvánovec S. Kreditů:6
Cvičící:Šístek J., Vítek S. Semestr:L

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2M17OPM

Anotace:

Obsah:

Cílem tohoto volitelného předmětu je seznámit studenty s měřícími optickými metodami od detekce mikročástic, neregularit a porušení povrchů, přes využití vláknové optiky v oblastech, kde není možné použít standardní elektronické senzory, či v místech se zvýšeným nebezpečím výbuchu a v nemocnicích, po lidary využívané v inteligentních dopravních infrastrukturách až po makroskopické snímání (dálkový průzkum, remote sensing) Země, atmosféry a vesmíru. Zahrnutí těchto měřicích metod vyžaduje zejména pochopení samotných fyzikálních mechanismů, na kterých jsou založeny a dále pak znalost měřících postupů a specifik při zpracování a rekonstrukci dat.

Osnovy přednášek:

Obecně přednášky směřují od lokalizovaných měření (kvalita kapalin, lékařství a letectví – optická vlákna a planární struktury), přes monitorování technického stavu konstrukcí (structural health monitoring – mosty, produktovody a budovy) až po makroskopická měření týkající se vrstev atmosféry.
1. Úvod do optiky, přehled senzorů
2. Popis optických senzorových systémů, porovnání možností generace a detekce signálu, interferometrické přístupy
3. Detekce kapalin/plynů – využití principů refraktometrie, spektroskopie a polarizace světla
4. Optické senzory pro lékařské účely a senzory v letectví (gyroskop)
5. Monitorování technického stavu povrchů a konstrukcí (structural health monitoring)– využití vláknových mřížek (FBG - Fibre Bragg grating)
6. Monitorování technického stavu konstrukcí– distribuované vláknové reflektometrické senzory(OTDR) - koherentní, polarizační, Ramanovský a Brillouinův reflektometr
7. Optické skenery – pasivní, vlastnosti snímacích systémů (CMOS, CCD, APD, EMCCD), zdroje šumu
8. Optické skenery – aktivní, 3D rekonstrukce
9. Optická inspekce objektů, defektoskopie
10. Lidary - koncept, parametry,přesnost detekce, aplikace v automobilových aplikacích
11. Vrstvy atmosféry, průchod optických vln vrstveným prostředím
12. Dálkový průzkum Země - spektrální vlastnosti povrchu, profilová a polohová měření, kombinace radiometrologicých dat, hyperspektrální snímání
13. Dálkový průzkum Země -rektifikace a rekonstrukce metrologického obrazu
14. Dálkový průzkum vesmíru

Osnovy cvičení:

Cvičení budou kombinovat seminární výuku, kde se studenti budou učit základní optické mechanismy šíření a zejména zpracování měřených parametrů společně s 2 bloky měření.
1. Rekapitulace potřebných vědomostí z optiky a teorie vedení vln, elektronová optika
2. Simulační software BeamPROP - vedení optické vlny, jednovidové vlákno, vlnově selektivní komponenty
3. Úloha 3-4. týdne – Detekce kapalin pomocí refraktometrie, senzory na bázi modifikovaných optických vláken
4. Úloha 3-4. týdne – Optický vláknový gyroskop, detekce úhlového zrychlení, vyhodnocení dat
5. Úloha 5-6. týdne – Detekce tahu pomocí optických vláknových Braggovských mřížek - měření tahu a teploty ve spektrální oblasti
6. Úloha 5-6. týdne – Délkova měření s interferometrem - Michelsonův interferometr - varianta nekoherentní/varianta koherentní
7. Seminární cvičení – metody zpracování dat z 2D obrazu, prahování, histogramy, statistika
8. Seminární cvičení – zpracování reálných dat z optického skeneru/lidaru
9. Uloha 9-11.tydne - Kalibrace kamery - spektrální citlivost, závislost temného proudu atd.
10. Uloha 9-11.tydne – Spektroradiometr
11. Uloha 9-11.tydne - 3D rekonstrukce
12. Seminární cvičení - zpracování reálných měřených signálů (astronomická data, satelitní měření Prahy)
13. Seminární cvičení - klasifikace a interpretace satelitnich dat
14. Kontrola semestrální práce

Literatura:

Vzhledem k šíři předmětu není určena povinná literatura, pouze doporučená: - R. Hui, M. O'Sullivan, Fiber Optic Measurement Techniques, Academic Press, 2009. - N. Baghdadi, Z. Mehrezi, Optical Remote Sensing of Land Surface: Techniques and Methods. Elsevier, 2016. - D. Pinliang, Q. Chen, LiDAR remote sensing and applications. CRC Press, 2017.

Požadavky:

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPEK3_2018 Fotonika PV 2
MPBIO1_2018 Bioinformatika PV


Stránka vytvořena 26.11.2022 15:50:34, semestry: L/2021-2, Z/2022-3, Z/2024-5, L/2022-3, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)