Spis treści. Produkty końcowe projektu POIG /08. Dane kontaktowe:

Transkrypt

1

2

3 1

4 Produkty końcowe projektu POIG /08 Spis treści I. Opis projektu..4 II. Czujniki pól elektromagnetycznych 1. Detektor pola magnetycznego (50 Hz) Detektor szerokopasmowy pola elektromagnetycznego w zakresie 80 MHz - 3 GHz Przetwornik natężenia stałego i wolnozmiennego pola elektrycznego FM Wibracyjny przetwornik natężenia stałego i wolnozmiennego pola elektrycznego Sensor do pomiaru stężenia radonu wewnątrz pomieszczeń 14 III. Czujniki akustyczne 6. Zestaw matryc mikrofonowych do monitorowania hałasu środowiskowego Program do symulacji matryc mikrofonowych Przetwornik magnetoelektryczny z elektromagnesem Przetwornik piezoelektryczny z elementem giętnym Ultradźwiękowy miernik grubości warstwy śniegu lub lodu na płaskich dachach (pomiar od strony powietrza) IV. Czujniki gazów 11. Stanowisko pomiarowe do analizy próbek gazowych Stanowisko do generacji gazowych mieszanin kalibracyjnych Potencjometryczny sensor chloru Rezystancyjny sensor amoniaku na bazie BiFeO Metodologia pomiarów oraz technologia kryształów fotonicznych pełniących rolę elementów aktywnych spektroskopowego czujnika gazu Rezystancyjny sensor amoniaku na bazie SnO2 + Au Rezystancyjny sensor siarkowodoru Rezystancyjny sensor lotnych związków organicznych (LZO) z filtrem sepio litowym Dzianina o właściwościach antybakteryjnych Nanocząstki tlenku cynku Tkanina poliamidowa o właściwościach antybakteryjnych Tkanina poliestrowa o właściwościach antybakteryjnych Tkanina polipropylenowa o właściwościach antybakteryjnych Koncepcja czujnikowego systemu do pomiaru lotnych związków organicznych...52 V. Czujniki odpadów przemysłowych i biologiczne 25. Koncepcja linii technologicznej stabilizacji/zestalania odpadów wraz z koncepcją wyposażenia jej w czujnikowy system pomiarowy Model mikroreaktora ceramicznego PCR Opracowanie układu detekcji optycznej dla mikroreaktora Demonstrator mikroreaktora PCR wraz z układem termicznym System ekspercki do prowadzenia reakcji PCR w czasie rzeczywistym Demonstrator LOC Zintegrowany demonstrator układu optycznej detekcji z biochipem LOC II Rozwiązanie technologiczne do czujnika biologicznego DNA E.coli opartego na bioreaktorze PCR w technologii LTCC Sposób monitorowania oddziaływań cząsteczek biologicznych za pomocą spektroskopii impedancyjnej Przeciwciała monoklonalne skierowane przeciwko lipopolisacharydom bakterii Gram-ujemnych Metoda detekcji endotoksyn i komórek bakterii Gram-ujemnych poprzez pomiar lepkości roztwor Metoda detekcji endotoksyn i bakterii Gram-ujemnych za pomocą rezonansowych czujników masowych kanałowa głowica pomiarowa do badań biofilmów czujnikami impedancyjnymi CiS-QCM 4-kanałowy system pomiarowy do badania wzrostu biofilmów bakteryjnych za pomocą mikrowag kwarcowych Miernik drgań pojedynczego czujnika QTF CIS-SMA 8-kanałowy system do pomiarów masy matrycą 8 czujników QTF Sonda do monitoringu rozwoju biofilmu w sieci dystrybucji wody Sonda do monitoringu rozwoju biofilmu w sieci dystrybucji - w miejscach stagnacji wody Test diagnostyczny do detekcji bakterii z gatunku Escherichia coli w próbkach wodnych Czujnik optyczny zmian anizotropii fluorescencji barwników organicznych dla detekcji bakterii H. alvei w środowisku wodnym Luminescencyjny czujnik bakterii H. alvei w środowisku wodnym...94 VI. Teletransmisja, interfejsy, sieć i protokoły 46. Mikroprocesorowy system pomiarowy dla systemów czujnikowych Dokumentacja metodyki projektowania sieci telesensorycznej do przesyłu danych z rozproszonych czujników rozmaitego typu Usługa budowy sieci telesensorycznej na bazie opracowanej dokumentacji Platforma demonstracyjna systemu monitorowania zagrożeń w środowisku VII. Metody akwizycji i przechowywania danych pomiarowych i analiza on-line 50. Zliczanie bazujące na systemach RFID Zliczanie bazujące na sieciach komórkowych Protokół RBO Broadcast Scheduling Odporne techniki agregacji danych oparte o filtry Blooma Protokoły odporne na celowe zakłócenia Metoda wykrywania zdarzeń w sieci sensorów Efektywna propagacja wartości ekstremalnych w sieciach sensorów tworzących sieć radiową typu ad hoc Optymalne strategie routingu dla jednowymiarowych sieci sensorów Techniki kryptograficzne dla słabych urządzeń Projekt bazy danych do analizy anomalii Modalny analizator anomalii Techniki reprezentacji i analizy pola wektorowego Efektywne techniki triangulacji Zestaw technik do wizualizacji pól sensorowych Techniki filtrowania danych Zestaw technik do analizy anomalii Dwufazowy algorytm aproksymacji rozmiaru bezprzewodowej sieci sensorowej 136 VIII. Statystyka i prognozy 67. Identification, validation and prediction of fractional dynamical systems Narzędzia informatyczne do analiz, symulacji i prognoz..140 IX. Lista patentów, zgłoszeń patentowych, wzorów użytkowych 142 Dane kontaktowe: Nazwa instytucji: Politechnika Wrocławska Adres: Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław, 2 Telefon: Strona www :

5 The final products of the project POIG /08 Table of Contents I. Description of the Project...5 II. Electromagnetic field sensors 1. Magnetic field detector (50 Hz) Broadband isotropic electromagnetic field detector at 80 MHz - 3 GHz band DC and LF electric field transducer FM Electrostatic and low-frequency electric field strength tuning fork transducer Sensor for measurement concentration of indoor radon.15 III. Acoustic sensors 6. Set of microphone matrices to monitor environmental noise Programme for simulating microphone matrices Horn dynamic transducer with electromagnet Piezoelectric transducer with bimorph Ultrasonic snow-ice layer thickness meter for flat roofs (measurement in the air).25 IV. Gas sensors 11. Measurement system for analysis of gas samples System for generation of calibration gas mixtures Potentiometric chlorine sensor Resistive ammonia gas sensor based on BiFeO Measurement methodology and technology of photonic crystals acting as the active elements of spectroscopic gas sensors Resistive ammonia gas sensor based on SnO 2 + Au Resistive hydrogen sulfide gas sensor Resistive volatile organic compound (VOC) gas sensor with a sepiolite filter Fabric with antibacterial properties Zinc oxide nanoparticles Polyamide fabric with antibacterial properties Polyester fabric with antibacterial properties Polypropylene fabric with antibacterial properties The concept of a sensor system for the measurement of volatile organic compounds 53 V. Industrial waste and biological sensors 25. Concept of a technological line for stabilization/solidification of waste together with a conception of its fitting with a sensor measurement system Ceramic microreactor PCR model Development of an optical detection system for the ceramic microreactor Demonstrator PCR microreactor with thermal system Expert system to carry out real-time PCR Demonstrator LOC Integrated demonstrator of the optical detection system with biochip LOC II Technological solution to E.coli DNA biosensor based on PCR bioreactor in LTCC technology Method of monitoring interactions of biological molecules with impedance spectroscopy Monoclonal antibodies directed against lipopolysaccharides from Gram-negative bacteria Method of detecting endotoxins and Gramnegative bacteria by measuring the viscosity of the solution Method of endotoxin and Gram-negative bacteria detection using resonance mass sensors channel measurement fixture for biofilm evaluation using impedance sensors CiS-QCM 4-channel measurement system for bacterial biofilm growth formation monitoring by quartz crystal microbalance QTF ringdown oscillation meter CIS-SMA 8-channel system for mass measurement by means of matrix 8 QTF sensors Sensor for monitoring of biofilm development in water supply network Sensor for monitoring of biofilm development in water supply network in water stagnation spots Diagnostic test for detection of Escherichia coli in water samples Optical sensor of fluorescence anisotropy of organic dye for H. alvei detection in water Luminescence biosensor of H. alvei bacteria in water VI. Teletransmission, interfaces, network and protocols 46. Microprocessor measuring system for sensor systems Methodology documentation of telesensor network design for transmitting data from scattered sensors of various types Service of constructing a telesensor network based on documentation created Demonstration platform of environment hazard monitoring system VII. Methods of acquiring and storing the measurement data and analysis on-line 50. Counting based on RFID systems Counting based on cellular networks RBO Broadcast Scheduling Protocol Robust techniques of data aggregation based on Bloom filters Protocols resistant to internal adversary Method of event detection in sensor networks Effective protocol for the propagation of extreme values in ad hoc radio networks Structure of optimal one-dimension routing strategies in sensor networks Cryptographic techniques for constrained devices Database project for anomaly detection Modal analyzer of anomalies Techniques of representation and analysis of the vector field Efficient triangulation techniques Data visualization techniques for sensor fields Techniques for filtering of data Techniques for anomaly detection Two phase size estimation protocol for wireless sensor networks VIII. Statistics and forecasts 67. Identification, validation and prediction of fractional dynamical systems Computer tools for analyses, simulations and predictions.141 IX. List of patents, patent applications, utility models Contact Details: Name of Institution: Wroclaw University of Technology Address: Wybrzeze Wyspianskiego 27, Wroclaw Phone: Website: 3

6 Produkty końcowe projektu POIG /08 Opis projektu Projekt realizowany był w latach przez Politechnikę Wrocławską jako beneficjenta oraz cztery jednostki naukowo-badawcze: Akademię Górniczo-Hutniczą w Krakowie, Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu, Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu, Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu jako partnerów konsorcjum. Celem ogólnym projektu było zwiększenie roli nauki w gospodarce poprzez realizację prac badawczo-rozwojowych w obszarach priorytetowych dla rozwoju społecznogospodarczego Polski. Projekt, realizowany przez multidyscyplinarny zespół naukowo-badawczy, służył zwiększeniu skali wykorzystania nowych rozwiązań dla zrównoważonego rozwoju gospodarki opartej na wiedzy. W sensie naukowo-technicznym celem bezpośrednim projektu było opracowanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych i implementacyjnych w dziedzinie systemów pomiarów i kontroli czynników stanowiących zagrożenia środowiska. Projekt miał charakter multidyscyplinarny. Polegał na opracowaniu i wykonaniu prototypów nowych czujników i sensorów, opracowaniu metod pomiarowych oraz przykładowej platformy demonstracyjnej systemu monitoringu zagrożeń na dowolnie wybranym obszarze przy wykorzystaniu opracowanych w projekcie czujników a także czujników dostępnych komercyjnie lub adaptowanych. Zespoły badawcze działające w ramach projektu były podzielone na dwie grupy tematyczne: Czujniki i sensory oraz Teleinformatyka. Pierwszy z zespołów realizował zadania badawcze w pięciu grupach tematycznych: czujniki pól elektromagnetycznych, czujniki akustyczne, czujniki gazów, czujniki odpadów przemysłowych, czujniki biologiczne. Drugi z zespołów zajmował się zagadnieniami z dziedziny teleinformatyki również w pięciu grupach tematycznych: interfejsy, teletransmisja, sieć i protokoły, bazy danych, statystyka i prognozy, analiza on-lin. Projekt miał charakter aplikacyjny, ukierunkowany na bezpośrednie zastosowanie w praktyce. W wyniku jego realizacji powstały rozwiązania, które mogą mieć praktyczne zastosowanie w gospodarce. W projekcie wykonano 31 zadań badawczych. W realizację Projektu zaangażowanych było 272 osoby, w tym 18 profesorów, 23 doktorów habilitowanych, 82 doktorów i 149 osób bez tytułu naukowego. Spośród nich 152 osoby to personel naukowo-badawczy, 42 doktoranci, 58 studenci i 20 personel administracyjny. Opracowano 68 produktów oraz zgłoszono 14 patentów. Prawie każdy z opracowanych w projekcie produktów będzie wymagał prowadzenia dodatkowych prac rozwojowych lub wdrożeniowych. Wykonane w projekcie badania nad prototypami czujników i technologiami związanymi z monitorowaniem stanu środowiska elektromagnetycznego, powietrza wody i gleby oraz systemami zbierania i przetwarzania danych pomiarowych pokazały, że istnieje konieczność kontynuacji dotychczasowych badań przy współpracy z odbiorcami produktów końcowych projektu. Szczegółowe dane o projekcie można znaleźć na stronie internetowej senory.pwr.wroc.pl Rada Naukowa Projektu Biuro Obsługi Projektu Interfejsy (6) Teletransmisja, sieć, protokoły (7) Bazy danych (8) Statystyka i prognozy (10) Analiza on-line (9) I Zespół projektowy -Teleinformatyka Czujniki pól elektromagnetycznych (1`) Czujniki akustyczne (2) Czujniki gazów (3,3a) Czujniki odpadów przemysłowych (4) Czujniki biologiczne (5) II Zespół projektowy Czujniki i sensory Schemat organizacyjny projektu 4 Dane kontaktowe: Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Nazwa instytucji: Politechnika Wrocławska Adres: Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław, bud. C-5, pok. 908 Osoba kontaktowa : dr inż. Waldemar Grzebyk Koordynator projektu Telefon: Faks: Waldemar.Grzebyk@pwr.wroc.pl

7 The final products of the project POIG /08 Description of the project The project was carried out from by Wrocław University of Technology (Politechnika Wrocławska) as the main beneficiary, along with four other science and research institutions as consortium members: Krakow AGH University of Science and Technology (Akademia Górniczo-Hutniczą), Wroclaw Medical University (Akademia Medyczna), Polish Academy of Sciences in Wroclaw, the Institute of Immunology and Experimental Therapy (Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN) and the Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences in Wroclaw (Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN). The overall objective of the project was to increase the role of science in the economy in general, through research and development activities performed in priority areas for the social and economic development of Poland. The project, which was carried out by a multidisciplinary scientific research team, allows for improved application of modern solutions for a balanced development of the knowledge-based economy. In the scientific and technical sense, the direct objective of the project was to develop innovative technical and implementation solutions for environmental hazard measurement and control systems. This was a multidisciplinary project which consisted of: design and development of prototype detectors and sensors, the development of measurement methods and construction of a demonstration platform of an environment hazard monitoring system for a selected area, using detectors and sensors developed under this project, as well as other commercially available or adapted solutions. The research teams under this project were divided into two thematic groups: Detectors and sensors and ICT. The first team conducted out research tasks relevant to the following five themes: electromagnetic field sensors, acoustic sensors, gas sensors, industrial waste sensors, biological sensors. The second team conducted research tasks relevant to the following five ICT-related themes: interfaces, data transmission, networks and protocols, databases, statistics and forecasts, on-line analysis. This was an applied project, having real-life practical application. The results of the project are products which may be of practical use in the economy. The project carried out 31 research tasks. The implementation of the Project involved 272 people including 18 professors, 23 associate professors, 82 doctors and 149 people without academic title. Among them, 152 researchers, 42 PhD students, 58 students and 20 administrative staff. 68 products were developed and 14 patents were applied for. Almost all of the products developed under the project will require additional development or implementation works to be conducted. Completed research of prototypes of sensors and technologies in the project related to the monitoring of the electromagnetic environment, air, water and soil, and systems for collecting and processing the measurement data, have shown that there is a need to continue existing research in collaboration with recipients of the final products. Detailed information about the project can be found on the website senory.pwr.wroc.pl Project Scientific Council Project Management Office Interfaces (6) Data transmission, network, protocols (7) Databases (8) Statistics & forecasts (10) On-line analysis (9) I Project team - Teleinformatics Electromagnetic field sensors (1`) Acoustic sensors (2) Gas sensors (3,3a) Industrial waste sensors (4) Biological sensors (5) II Project team Detectors and sensors The project organizational diagram. Contact Details: Institute of Telecommunication Teleinformatics and Acoustics Name of Institution: Wroclaw University of Technology Address: Wybrzeze Wyspianskiego 27, building C-5, room Wroclaw, Poland Contact person: Waldemar Grzebyk, PhD - Project Coordinator Phone: Fax: Waldemar.Grzebyk@pwr.wroc.pl 5

8 Produkty końcowe projektu POIG /08 1. Detektor pola magnetycznego (50 Hz) 6 Opis: Najczęściej spotykanymi źródłami pola magnetycznego (PM) w środowisku są źródła o częstotliwości 50 Hz. Cała infrastruktura energetyczna bazuje na przesyłaniu energii prądem o takiej częstotliwości, zatem wszystkie linie przesyłowe, stacje transformatorowe, etc. stanowią potencjalne źródła pola magnetycznego w otoczeniu człowieka. Detektor stanowi gotowe rozwiązanie do wszechkierunkowego pomiaru natężenia pola magnetycznego o częstotliwości 50 Hz. Składa się z trzech czujników w położeniu ortogonalnym, co zapewnia pełną izotropowość detektora (niezależność pomiaru od kierunku PM). Urządzenie przeznaczone jest do celów monitoringu, lecz może być wykorzystywane także do pomiaru pola magnetycznego. Pasmo pracy detektora dobrano tak, by odcinać wpływ pól o wyższych częstotliwościach, z jednoczesnym uwzględnieniem najbliższych częstotliwości harmonicznych, stąd pasmo pracy detektora wynosi Hz. Kolejny ważny parametr, to pełna dynamika na pojedynczym zakresie pomiarowym uzyskana poprzez zastosowanie układu detekcyjnego z wzmacniaczem logarytmicznym. Detektor zaprojektowano tak, by sumowanie natężeń pól od poszczególnych źródeł odbywało się automatycznie w poszczególnych czujnikach i aby w wyniku otrzymać wypadkową wartość skuteczną natężenia pola (RMS). Detektor wyposażony jest w trzy interfejsy analogowe, na których wyjściu uzyskuje się napięcie proporcjonalne do mierzonego pola magnetycznego. By uzyskać wypadkowe natężenia pola magnetycznego, należy odpowiednio przetworzyć wartości napięć z poszczególnych detektorów stosując funkcje przejścia dostarczone do charakterystyk metrologicznych detektora. Ostateczny wynik będzie pierwiastkiem z sumy kwadratów uzyskanych w ten sposób wartości. Możliwość dostępu do napięć każdego detektora oraz zewnętrzne przetwarzanie czyni produkt bardziej uniwersalnym poszerzając możliwości jego zastosowania. Produkt ostateczny składa się z zestawu trzech odpowiednio dobranych i rozmieszczonych względem siebie czujników pola magnetycznego, które zapewniają pełną izotropowość. Wraz z nim dostarczone są charakterystyki metrologiczne: amplitudowa (napięcie wyjściowe każdego detektora w funkcji natężenia PM) i częstotliwościowa (zmiana napięcia wyjściowego w funkcji częstotliwości pola wzorcowego o stałym natężeniu). Parametry techniczne: Parametry detektora dobrano z myślą o zastosowaniu głównie do celów monitoringu z uwzględnieniem norm ochronnych obowiązujących w Polsce, stąd bardzo duża dynamika i niski próg detekcji. Zakres temperatur pracy i niski pobór mocy to parametry, które zapewniają pracę w zróżnicowanych warunkach pogodowych przy maksymalnym czasie pracy urządzenia. Istotnym parametrem jest bardzo szybki czas odpowiedzi, który pozwala na rejestrację krótkotrwałych pól magnetycznych. Zasilanie oraz interfejsy spełniają standardy spotykane w systemach mikroprocesorowych zapewniając prostą implementację w rozbudowane układy pomiarowe. Dane kontaktowe: Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Nazwa instytucji: Politechnika Wrocławska Adres: Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław, bud. C-5, pok. 801 Osoba kontaktowa : dr hab. Inż. Paweł Bieńkowski Szczegółowy wykaz parametrów detektora: dynamika: 0, A/m; pasmo: Hz; zakres temperatur: C; zasilanie: 2,7 5,5 V; interfejs: wyjście analogowe - 0,3 2,5 V; odchylenie od płaskiej charakterystyki częstotliwościowej: ± 10%; izotropowość: < 5%; pobór prądu: 7,5 ma; czas odpowiedzi: 500 ns. Aspekty innowacyjne i główne zalety: Doskonała optymalizacja poszczególnych elementów detektora pod kątem uzyskania odpowiednich parametrów metrologicznych osiągnięta na skutek kompleksowych badań i testów. Wyjątkowo duża dynamika w ramach jednego ciągłego zakresu pomiarowego Obszary zastosowań: Monitoring pola magnetycznego 50 Hz. Pomiary pola magnetycznego 50 Hz. Stan rozwoju: Prototyp urządzenia gotowego do produkcji. Detektor pola magnetycznego 50 Hz - prototyp umieszczony na płytce rozszerzeń interfejsu pomiarowego opracowanego w ramach projektu POIG /08. Telefon: Faks: Pawel.Bienkowski@pwr.wroc.pl

9 The final products of the project POIG /08 1. Magnetic field detector (50 Hz) Description: The most common sources of the magnetic field (MF) in the environment is the 50 Hz source. The entire energy transfer infrastructure is based on the transmission of the power supply frequency, so that all transmission lines, transformer stations, etc. are potential sources of a magnetic field in the human surrounding. The detector is a ready-made solution to omnidirectional measurement of the intensity of the magnetic field with a frequency of 50 Hz. It consists of three orthogonal sensors which provide a complete isotropy detector (independent of the direction from which MF is radiating). The device is designed for monitoring purposes, but can also be used to measure magnetic fields. The bandwidth of the detector was chosen to minimize the influence of highfrequency field taking into account the nearest harmonic frequencies, thus the detector range is Hz. Another important parameter is the full dynamics of a single measurement range achieved by using the logarithmic amplifier in detection system. The detector is designed so that the summation of the field strengths from various sources take place directly in the individual sensors indicating RMS field strength value (RMS - Root Mean Square). The detector is equipped with three analogue interfaces with output voltage proportional to the measured EMF intensity. In order to obtain the resultant field strength, the voltage values of the detectors need to be converted using transfer functions provided with the metrological characteristics of the detector. The final measurement result will be an element of the sum of squares obtained in this way value. The ability to access each detector voltage and an external processing makes the product more versatile and flexible expansion possibilities for its application field. The final product contains a set of three carefully selected and arranged MF sensors which provide full isotropy. The metrological characteristics of each sensors also include: amplitude (voltage output as a function of field strength) and frequency (change of the output voltage as a function of frequency reference field of constant intensity). Technical parameters: The parameters of the detector were chosen mainly for monitoring purposes, including safety standards in force in Poland, hence the very high dynamics and low detection threshold. Also, the operating temperature range and low power consumption are significant features of the device designed for working in a variety of weather conditions at the maximum operation time. An important parameter is the very fast response time, which allows the recording of shortduration magnetic fields. Power supply and interfaces meet the standards found nowadays in microprocessor systems providing simple implementation in complex measurement devices. Detailed list of the technical parameters: dynamics range: 0, A/m; frequency range : Hz; operating temperature range : C; power supply: 2,7 5,5 V; output interface: analog from 0,3 V to 2,5 V; frequency response: ± 10 %; isotropy: < 5%; operating current: 7,5 ma; response time: 500 ns. Innovative Aspects and Main Advantages: Excellent optimization of individual detector elements for obtaining the relevant metrological parameters achieved through comprehensive research and testing. Very large dynamics using single measurement ranges. Areas of Applications: Hz magnetic field monitoring Hz magnetic field measurements. Stage of Development: Prototype of a finished product ready for commercial development. 50 Hz magnetic field detector - prototype placed on the extension that PCB developed in the POiG project /08 Contact Details: Institute of Telecommunication Teleinformatics and Acoustics Name of Institution: Wroclaw University of Technology Address: Wybrzeze Wyspianskiego 27, building C-5, room 801, Wroclaw, Poland Contact person: Pawel Bienkowski, PhD, DSc Phone: Fax: Pawel.Bienkowski@pwr.wroc.pl 7

10 Produkty końcowe projektu POIG /08 2. Detektor szerokopasmowy pola elektromagnetycznego w zakresie 80 MHz - 3 GHz Opis: Gwałtowny rozwój sektora telekomunikacji i wzrost znaczenia transmisji radiowych w ostatnich latach spowodował, że pojawiła się potrzeba badania i monitorowania zmian pola elektromagnetycznego (PEM) w środowisku. Opracowany detektor wychodzi na przeciw tym potrzebom, stanowiąc gotowe rozwiązanie służące do szerokopasmowego monitoringu pola elektromagnetycznego lub szerokopasmowych pomiarów PEM. Zastosowanie trzech czujników w położeniu ortogonalnym zapewnia pełną izotropowość detektora (niezależność pomiaru od kierunku, z którego pada mierzone PEM). Pasmo częstotliwości od 80 MHz do 3 GHz pokrywa praktycznie w zupełności pasma usług najczęściej spotykanych w radiokomunikacji, począwszy od pasma FM (od 88 MHz), przez telewizję rozsiewczą, telefonię komórkową (GSM 900, GSM 1800 i UMTS) aż po bezprzewodowe sieci komputerowe Wi-Fi (2,4 GHz). Zaprojektowano go tak, by sumowanie natężeń pól od poszczególnych źródeł odbywało się automatycznie w poszczególnych czujnikach, by w wyniku otrzymać wypadkową wartość skuteczną natężenia pola (RMS). Detektor wyposażony jest w trzy interfejsy analogowe, na których wyjściu uzyskuje się napięcie proporcjonalne do mierzonego PEM. W celu uzyskania wypadkowego natężenia pola elektromagnetycznego, należy odpowiednio przetworzyć wartości napięć z poszczególnych detektorów stosując funkcje przejścia dostarczone do charakterystyk metrologicznych detektora. Ostateczny wynik będzie pierwiastkiem z sumy kwadratów uzyskanych w ten sposób wartości. Możliwość dostępu do napięć każdego detektora oraz zewnętrzne przetwarzanie czyni produkt bardziej uniwersalnym poszerzając możliwości jego zastosowania. Produkt ostateczny składa się z zestawu trzech odpowiednio dobranych i rozmieszczonych względem siebie czujników PEM, które zapewniają pełną izotropowość. Wraz z nim dostarczone są charakterystyki metrologiczne: amplitudowa (napięcie wyjściowe każdego detektora w funkcji natężenia pola) i częstotliwościowa (zmiana napięcia wyjściowego w funkcji częstotliwości pola wzorcowego o stałym natężeniu). Parametry techniczne: Parametry detektora dobrano z myślą o zastosowaniu głównie do celów monitoringu, stąd stosunkowo niewielka dynamika, którą kompensuje niski próg detekcji. Także zakres temperatur pracy i niski pobór mocy to parametry, które zapewniają pracę w zróżnicowanych warunkach pogodowych przy maksymalnym czasie pracy urządzenia (np. przy zasilaniu bateryjnym). Szczegółowy wykaz parametrów detektora: dynamika: 0,5 40 V/m; pasmo częstotliwościowe :0,08 3 GHz; zakres temperatur pracy : C; zasilanie: 2,7 5,5 V; interfejs: wyjście analogowe (3 kanały) 0,05 1,00 V; odchylenie od płaskiej charakterystyki częstotliwościowej: ± 3 db; izotropowość: ± 1 db; próg detekcji: 0,5 V/m; dopuszczalne maksymalne natężenie PEM: 150 V/m; pobór mocy: 12 mw (przy zasilaniu 2,7V); zdolność pomiaru PEM impulsowych. Aspekty innowacyjne i główne zalety: Obecnie rynek urządzeń pomiarowych PEM wykazuje wyraźnie zapotrzebowanie na urządzenia służące do monitoringu PEM z możliwością tworzenia sieci pomiarowomonitoringowych. Opracowany detektor wpisuje się w listę tego typu urządzeń i przeznaczony jest z założenia do długoterminowych badań trendów zmian PEM w środowisku w sieci monitoringowej. Jego największa zaleta to doskonała optymalizacja poszczególnych elementów detektora pod kątem uzyskania odpowiednich parametrów metrologicznych osiągnięta na skutek kompleksowych badań i testów. Obszary zastosowań: Monitoring szerokopasmowy pola elektromagnetycznego. Pomiary szerokopasmowe pola elektromagnetycznego. Stan rozwoju: Detektor powstał w postaci prototypu i przeszedł testy terenowe. Obecny stan rozwoju pozwala zarówno na wdrożenie do produkcji jak i dalszy rozwój produktu. Detektor złożony z 3 czujników PEM Prototyp godowy do pracy, odporny na warunki atmosferyczne 8 Dane kontaktowe: Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Nazwa instytucji: Politechnika Wrocławska Adres: Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław, bud. C-5, pok. 801 Osoba kontaktowa : dr hab. inż. Paweł Bieńkowski Telefon: Faks: Pawel.Bienkowski@pwr.wroc.pl