Optická měření

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra elektromagnetického pole

Anotace:

Požadavky:

Osnova 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

Osnova 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

Cíle studia:

Studijní materiály:

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.

Poznámka:

Další informace:

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

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Lékařská elektronika a bioinformatika - Specializace Bioinformatika (povinně volitelný předmět)
• Elektronika a komunikace - Fotonika (povinně volitelný předmět)