PoC FENG.02.07-IP.05-0139/23
Światłowodowe rozłożone pomiary ciśnienia hydrostatycznego i temperatury 2024 - 2025
Podstawowe informacje
| Nazwa | Dane |
|---|---|
| Program | Fundacja na rzecz Nauki Polskiej projekt Proof of Concept FNP PoC FENG.02.07-IP.05-0139/23 |
| Tytuł | Światłowodowe rozłożone pomiary ciśnienia hydrostatycznego i temperatury |
| Termin realizacji | 1.10.2024-30.09.2025 |
| Wartość projektu | 662 531,84 zł |
| Wysokość wkładu z Funduszy Europejskich | 662 531,84 zł |
Opis projektu
Politechnika Wrocławska otrzymała dofinansowanie z Unii Europejskiej na projekt „Światłowodowe rozłożone pomiary ciśnienia hydrostatycznego i temperatury”. Projekt miał na celu weryfikację potencjału wdrożeniowego systemu do monitorowania zmian ciśnienia hydrostatycznego i temperatury w czasie rzeczywistym, na dużych obszarach, z wysoką rozdzielczością przestrzenną.
W projekcie wykorzystany został światłowód dwójłomny typu side-hole K, który w połączeniu z reflektometrem optycznym OFDR umożliwia jednoczesne pomiary ciśnienia i temperatury dzięki wykorzystaniu zjawiska rozpraszania Rayleigha.
W ramach projektu postawiono i pozytywnie zweryfikowano hipotezę badawczą: Światłowód dwójłomny side-hole typu K można wykorzystać do jednoczesnego, w czasie rzeczywistym, pomiaru ciśnienia hydrostatycznego i temperatury w sensorach rozłożonych wykorzystujących rozpraszanie Rayleigha.
Potwierdzone zostały parametry badanego włókna, tj. przeciwne znaki oraz duże zróżnicowanie wartości czułości na ciśnienie dla dwóch modów polaryzacyjnych na odcinku włókna 10 m, niskie tłumienie około 0.2 dB/m oraz wystarczająco duża wartość współczynnika ekstynkcji (około 20 dB), która pozwala mierzyć jednocześnie odpowiedź na temperaturę i ciśnienie, z dwóch modów polaryzacyjnych, bez sprzęgania międzymodowego. Opracowano i pomyślnie przetestowano sposób jednoczesnego pomiaru zmian ww. parametrów przy użyciu techniki pomiarów rozłożonych, z bardzo dużą rozdzielczością przestrzenną, rzędu 1 mm. Zaproponowane rozwiązanie bazuje na pojedynczym torze światłowodu, a detekcja sygnałów z dwóch modów polaryzacyjnych włókna możliwa jest dzięki wykorzystaniu włókna polaryzującego i rotatora Faradaya lub w drugiej konfiguracji przy użyciu dwóch kontrolerów polaryzacji połączonych z dwoma końcami włókna oraz switcha optycznego. Uzyskano bardzo dobre rozdzielczości pomiarów temperatury i ciśnienia, rzędu 0.1°C i 0.1 MPa.
#FunduszeEuropejskie
Publikacje
A. Bednarek, M. Garbacka, M. Bernaś, J. Olszewski, P. Mergo, G. Statkiewicz-Barabach, “Hydrostatic pressure and temperature cross-sensitivity in Rayleigh scattering-based distributed fiber measurements,” in Photonics, Devices, and Systems IX, vol. 13698 K. Fliegel and V. Prajzler, eds., International Society for Optics and Photonics (SPIE, 2025), p. 136980Y. https://doi.org/10.1117/12.3075429
A. Bednarek, J. Olszewski, P. Mergo, G. Statkiewicz-Barabach, “Simultaneous Distributed Pressure and Temperature Sensing in a K-Type Side-Hole Polarization-Maintaining Fiber” Optics Express 34(2), pp. 2543-2555 (2026). https://doi.org/10.1364/OE.582156
Innowacyjność i wdrożenie
Światłowód, side-hole typu K, na bazie którego będzie sprawdzana hipoteza badawcza, został zaprojektowany, wykonany oraz scharakteryzowany eksperymentalnie w ramach jednego z zadań projektu OPUS 18 („Wielordzeniowe światłowody specjalne o dużej dwójłomności do jednoczesnych wieloparametrowych pomiarów” finansowanego przez NCN, DEC-2019/35/B/ST7/04135), którego Główny wykonawca PoC jest kierownikiem. Głównymi aspektami umożliwiającymi wdrożenie opracowanego światłowodu będzie rozwiązanie problemu jednoczesnego pomiaru odpowiedzi z obu modów polaryzacyjnych.
Jednoczesne pomiary ciśnienia hydrostatycznego oraz temperatury są kluczowe np. przy wykonywaniu odwiertów w przemyśle naftowym i gazowym, czy w monitorowaniu przepływów. Ze względu na zidentyfikowany duży rynek potencjalnych odbiorców, bardzo ograniczoną konkurencję (praktyczny brak tego typu rozwiązań), produkt ten może wypełnić istniejącą lukę rynkową w Polsce i za granicą.
Na potrzeby realizacji projektu, z otrzymanych środków, zakupiona zostanie m.in. prasa hydrauliczna z oprzyrządowaniem, umożliwiająca pomiary ciśnienia hydrostatycznego w zakresie do 100 MPa.
Wykonawcy projektu
| Imię i nazwisko | Jednostka organizacyjna, uczelnia | Adres E-mail |
|---|---|---|
| Dr. hab. inż. Gabriela Statkiewicz-Barabach | Katera Optyki i Fotoniki, WPPT, Politechnika Wrocławska | Gabriela.Statkiewicz-Barabach@pwr.edu.pl |
| Mgr inż. Agnieszka Bednarek | Katera Optyki i Fotoniki, WPPT, Politechnika Wrocławska | Agnieszka.Bednarek@pwr.edu.pl |
Harmonogram projektu
| Nr | Nazwa etapu | Data rozpoczęcia | Okres realizacji |
|---|---|---|---|
| 1 | Weryfikacja parametrów czujnikowych światłowodu side-hole typu K | 1.10.2024 | 1-3 miesiące |
| 2 | Opracowanie możliwości jednoczesnego pomiaru odpowiedzi na temperaturę i ciśnienie | 1.01.2025 | 4-12 miesięcy |
Działania informacyjno-promocyjne projektu
Prezentacja plakatu na konferencji Photonics Prague 2025, 9-11 czerwca 2025 r.
