Badaczki z Katedry Optyki i Fotoniki na Wydziale Podstawowych Problemów Techniki zweryfikują potencjał wdrożeniowy jednoczesnego (w czasie rzeczywistym) monitorowania zmian ciśnienia hydrostatycznego oraz temperatury na dużej odległości lub obszarze, z dużą rozdzielczością przestrzenną. Prace są możliwe dzięki finansowaniu z programu Proof of Concept Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.

Niewielkie rozmiary czujników światłowodowych, w porównaniu do ich elektrycznych odpowiedników, oraz właściwości dielektryczne szkła krzemionkowego, z którego włókna optyczne zazwyczaj są zrobione, pozwalają na ich użytkowanie w różnych warunkach. Są z powodzeniem stosowane od wielu lat – przy zachowaniu niskich kosztów instalacji i konserwacji.

– Jednak większość proponowanych na rynku czujników światłowodowych przeznaczona jest do pomiaru tylko jednego parametru – mówi prof. Gabriela Statkiewicz-Barabach z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki. – Natomiast jednoczesne pomiary dwóch różnych parametrów fizycznych, w tym ciśnienia i temperatury są kluczowe np. przy wykonywaniu odwiertów w przemyśle naftowym i gazowym, w monitorowaniu przepływów, czy też w geotechnice.

Dlatego w swoim projekcie „Światłowodowe rozłożone pomiary ciśnienia hydrostatycznego i temperatury” badaczka z W11 zweryfikuje potencjał wdrożeniowy jednoczesnego (w czasie rzeczywistym) monitorowania zmian ciśnienia hydrostatycznego i temperatury.

– Zaproponowana koncepcja będzie opierała się na pomiarach amplitudy rozpraszania Rayleigha, co pozwoli na wykonywanie pomiarów na dużych odległościach (od kilku do kilkudziesięciu metrów), z bardzo dobrą rozdzielczością przestrzenną (rzędu mm). Jest ona nieosiągalna przy wykorzystaniu czujników światłowodowych opartych o siatki Bragga, które są obecnie dostępne komercyjnie – wyjaśnia prof. Statkiewicz-Barabach.

W pomiarach wykorzystany zostanie specjalny światłowód dwójłomny typu side-hole. Opracował go zespół badaczki z W11.

Prof. Statkiewicz-Barabach: –  Poprzez umieszczenie w nim elementów mikrostrukturalnych (otworów powietrznych) w pobliżu rdzenia oraz odpowiednią orientację rdzenia względem dziur (typ K), uzyskaliśmy bardzo dużą różnicę odpowiedzi na ciśnienie hydrostatyczne dla dwóch ortogonalnych modów polaryzacyjnych oraz dodatni znak czułości polarymetrycznej.

Jak podkreśla badaczka, 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.

Prof. Statkiewicz-Barbach badania prowadzi z mgr inż. Agnieszką Bednarek, także z Katery Optyki i Fotoniki.

W pierwszych trzech miesiącach projektu jego wykonawczynie zajęły się weryfikacją parametrów czujnikowych światłowodu side-hole typu K. Obecnie skupiają się na opracowaniu i weryfikacji możliwości jednoczesnego pomiaru odpowiedzi na zmianę temperatury i ciśnienia hydrostatycznego w dwóch ortogonalnych polaryzacjach w pojedynczym lub podwójnym torze światłowodowym (te działania przewidziano na okres dziewięciu miesięcy).

Na potrzeby realizacji projektu, z otrzymanych środków, zakupiona zostanie m.in. prasa hydrauliczna z oprzyrządowaniem, umożliwiająca pomiary ciśnienia hydrostatycznego w zakresie do 100 MPa.

Projekt „Światłowodowe rozłożone pomiary ciśnienia hydrostatycznego i temperatury” jest realizowany w ramach programu Proof of Concept Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego przez Unię Europejską ze środków 2. Priorytetu Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021 2027 (FENG).

Okres realizacji projektu: 1.10.2024-30.09.2025

Wartość projektu : 662 531,84 zł

Wysokość wkładu z Funduszy Europejskich: 662 531,84  zł