Målet med projektet var att påvisat teknisk och kommersiell tillämpbarhet för en innovativ idé för fukt- och läckagemätning över långa längder och stora ytor i träbyggnader. Idén baseras på en smart kabeldesign där den optiska förlusten i kabeln gö rs känslig för fukt eller
vatteninträngning. Projektet har unde rsökt en prototyp i labbmiljö och kommit fram till att tekniken är lämplig. Dock fann vi även att att sensorkonceptet i nuläget inte är kommersiellt tillämpbart inom träbyggnadsbranchen.

Resultaten från labbförsöken visar entydigt att det är möjligt att detektera vatten. Genom att använda en Raman-OTDR har det även vistas att det är möjligt att loka lisera var vatten är i kontakt med sensorn. Genom att visa på att förlu sterna i sensorn inte beror nämnvärt på ljussignalens våglängd har vi visat att det är fritt att använda kommersiellt tillgängliga lågkostnadsljuskällor och detektorer.

Vi utredde behoven av en fibersensor i träbyggnadskonstruktioner genom besök på byggen men då behoven av en distribuerad mätteknik bedömdes som ringa inom träbyggnadsbranchen i nuläget gjordes inga fortsatta ansträngningar att utveckla koncept för installation. Utvecklingen av och testningen av en sensor i labbmiljö indikerar att fortsatt utvec kling av sensorn, eventuellt med fokus på detektion av andra ämnen än vatten, är mycket lovande.

Ett mål var att undersöka genomförbarheten av en fiberoptisk mätning av fukthalten i transformatorisolering vilket gjorts och slutsatsen är att en noggrannhet på bråkdelen av en procent är möjlig. Vi undersökte ocks å undersöka värdet och användningen av data från en sådan mätning. Genom att välja rätt sensorplacering kan modelleringen av transformatorn förbättras och på så vis kan tidigare varningar för potentiella problem erhållas. Ett tredje mål var att lägga en plan för fortsatt utveckling vilket gjorts och vi undersöker nu i
vilken form planen bör genomföras.

Resultaten från förstudien visar att det är både möjligt och motiverat att fortsätta utvecklingen mättekniken. Det är förväntat att detta leder till en implementerbar fuktmätning som kan förbättra modeller och bidra till bättre underhållsplanering av transformatorer och på sikt även en  förbättrad utformning av transformatorerna.

Arbetet har skett i samarbete mellan RISE och Hitachi Energy. RISE har utfört huvuddelen av den tekniska evalueringen, tex de spektroskopiska mätningarna. Hitachi som vill implementera tekniken har bidragit med analys om var mätningar är mest relevanta, hur datan kan användas, kravbild, samt provpreparering.

Fotonik nyttiggörs i allt ifrån kameror och trafikljus till avancerad medicinteknisk utrustning och telekomsystem. Teknologierna bakom systemen kan variera, med den gemensamma nämnaren att fotoner används för att ge systemen intelligens.

Innehåll i kursen 

Under kursen fokuserar vi på fiberoptik, optisk specialfiber och dess tillämpningar inom industri och tillverkning.  

Utbildningen ger ger också en översikt över det breda utbudet av innovations- och affärserbjudanden som finns inom projektet PhotonHub.

Fotonik nyttiggörs i allt ifrån kameror och trafikljus till avancerad medicinteknisk utrustning och telekomsystem. Teknologierna bakom systemen kan variera, med den gemensamma nämnaren att fotoner används för att ge systemen intelligens.

Innehåll i kursen 

Under kursen fokuserar vi på nanofotonik och dess tillämpningar inom energi och miljö. 

Utbildningen ger ger också en översikt över det breda utbudet av innovations- och affärs-erbjudanden som finns inom projektet PhotonHub Europe och i andra delar av det europeiska ekosystemet.

Fiberoptiska sensorer används idag i krävande miljöer och i en mängd olika industrier. I många fall krävs att man använder skräddarsydda optiska fibrer för tillämpningen, så kallade optisk specialfiber. 

Innehåll i kursen

Målet med dagens kurs är att praktiskt demonstrera hur fibersensorer fungerar och ge en förståelse för hur de kan möjliggöra nya produkter och industriella tillämpningar.

• Hur fungerar fibersensorer?
• Vilka är de vanligaste sensorerna och tillämpningarna? 
• Varför spelar det roll vilken optisk fiber du använder?
• Demonstration av några vanliga sensorer och möjlighet att själv experimentera med systemen. 

Dagen innehåller kurser, Q&As och demonstrationer i lab. Du lär dig om hur fibersensorer fungerar och vad som är viktigt att förstå om den optiska fibern när du designar en fibersensor för en specifik tillämpning. 

Utbildningen sker inom ramen för EU-projektet PhotonHub. 

Du kanske också är intresserad av: Webinar/intro-kurs: Fiberoptiska sensorer för industri och tillverkning

Anmälan

Kursen ges på engelska och på plats i Kista utanför Stockholm. Kursen kan ta emot ett begränsat antal deltagare.

Anmälan sker via 'Registreringslänken' på denna sida. 

09-9.30, Introduction, short visit to RISE facilities

09.30-10.30: Course: Fiber sensing basics and examples
Design parameters and fabrication of specialty optical fibres. Fiber optic sensing and sensor applications. 

Fika / coffee

10.45–11.30: Hands-on in the lab: Optical fibre handling

11.30–12.15: Case study 1: Custom fibers and fiber coatings for sensing in harsh environments
Hands on in the lab: Distributed Temperature Sensing in high-voltage environment

12.15-13.30: Lunch

13.30-14.15: Case study 2: Asset monitoring 
Hands on in the lab: Strain/shape mapping with FBGs

Fika / coffee

14.30–15.15: Case study 3: Vibration measurements using thin optical fibre cables
Hands on in the Lab: Distributed acoustic sensing (DAS)

15.30-17.00: Follow-up questions, discussions, and close

Optisk analys med hjälp av fluorescens i den ultravioletta delen av spektrum (UVF) är en välkänd metod som är särskilt lämpad för detektion av biologiska preparat av olika slag där olika former av olja hör till de vanligaste.

Ultraviolett fluorescensanalys

UVF-tekniken baseras på att substanser som belyses med UV-strålning först absorberar ljuset (exciteras) och sedan avger ljus (emission via fluorescens) som detekteras. Fluorescensen är skiftad mot längre våglängder än det infallande ljuset, vilket gör det lättare att separera spritt ljus från ljuskällan från fluorescensen som man mäter.

Sensorer baserade på UVF har utvecklats sedan 1970-talet och det finns kommersiella instrument på marknaden. Tekniken utmärks av en hög känslighet, men en komplikation är att ofta förekommande biologiska substanser som exempelvis bakterier och alger har fluorescensspektra som kan överlappa med spektra för substansen som man vill detektera. Mätinstrument behöver därför antingen ha ganska snäva specifikationer på vilken typ av vatten eller andra media som de fungerar effektivt i, eller tillåta multispektral detektion, det vill säga att emissionsdetektion och/eller excitation sker vid ett antal olika justerbara våglängder.

I sin mest generella form (en så kallad fluorometer) blir ett UVF-instrument kostsamt och mindre lämpat som autonom sensor ute i fält. Detta gör att en produkt för ett visst specifikt tillämpningsområde oftast inte kan användas för ett annat.

Skräddarsydda system för analys direkt i processer

RISE utvecklar skräddarsydda system baserade på multispektral UVF för analys i fält av exempelvis olja i vatten. Utvecklingen sker tillsammans med metallforskningsinstitutet Swerim.

UVF kan ge en relativt hög detektionsförmåga (exempelvis enstaka mikrogram olja per liter råvatten) och kan även användas för distinktion mellan olika substanser, men då krävs noggrann kalibrering och i många fall flertalet spektrala mätpunkter för att kunna säkerställa resultatet. Tekniken är också mycket intressant för system som fokuserar på tidig varning och indikation att något ovanligt har skett som behöver närmare utredning och/eller omedelbar åtgärd.

RISE system syftar till att bidra till optimerad styrning och digitalisering av de involverade processerna. Därför strävar vi efter beröringsfria mätningar som sker:

• kontinuerligt,
• uppkopplat och
• direkt i produktionsflödet.

Grundtekniken anpassas till kundernas tillämpningsområde och paketeras i robusta prototyper som kan utvärderas i fält för vidare produktutveckling.

Principskiss på RISE system för UVF

De grundkomponenter som ingår i RISE UVF-system framgår i bilden: excitation sker med en utbytbar UV-LED och detektion av emissionen görs via en monokromator som med hjälp av mätmjukvaran kan ställas in att filtrera fram godtycklig våglängd i den ultravioletta och synliga delen av spektrum.

Vilken tillämpning behöver du mäta i?

Kontakta oss gärna för att diskutera mer om vad UVF kan göra för just din tillämpning!

LIBS, Laser-induced breakdown spectroscopy, är en metod att snabbt och beröringsfritt analysera den kemiska sammansättningen i ett material, utan tidskrävande provberedning. Metoden benämns också ofta som icke-förstörande eftersom en så ytterst liten mängd av materialet behövs för analysen. 

Metoden bygger på det faktum att ett material som upphettas till extremt höga temperaturer ger ifrån sig ett ljus som är specifikt för de atomer som ingår i materialet. I LIBS fokuseras en laserpuls med hög energi på ett prov. Materialet blir då så hett att materialet sönderdelas i exciterade joner och atomer, till ett plasma. Genom att analysera ljuset från plasmat kan de karakteristiska atomemissionslinjerna identifieras och på så sätt erhålls vilka grundämnen som materialet består av.  

Idag används LIBS kommersiellt i många tillämpningar. Handhållna system finns att tillgå och teknologin är allmänt använd för kvalitetskontroll, sortering, identifiering eller analys.  

RISE vidareutvecklar LIBS-utrustning och analysmetoder till anpassade lösningar specifikt för deltagande industri till exempel inom metallåtervinning och produktion, tillsammans med metallforskningsinstitutet Swerim.   

Kontakta oss för att diskutera vad LIBS kan göra för din tillämpning!

På RISE har vi en bred expertis inom fotonik och våra experter finns inom många olika områden. Vi driver tillämpad forskning inom fotonikområdet och har expertis inom komponent och systemutveckling, samt lång erfarenhet av att utveckla, tillämpa och kommersialisera fotoniklösningar i en mängd olika branscher. Vi har dessutom en riksmätplats, starka metrologiresurser och driver flera stora renrum och ett antal testanläggningar vilka stödjer våra fotoniksatsningar.

Fotonikens teknologier

Övrig fotonik

Inom RISE finns en bredd och ett djup inom fotonik, även inom områden som klassisk optik, laserteknik, spektroskopi, kvantoptik, mm. Om vi inte har det du behöver internt så kan vi säkert hänvisa till rätt kompetens.

All teknik som berör generering, manipulation och detektion av ljus omfattas av begreppet fotonik. Det är alltså betydligt bredare än de områden vi beskrivit här ovanför.

Kontakta oss för en dialog om fotonik och vad fotoniken kan göra i din tillämpning. 

Jordbruksmaskiner kan utrustas med Head Up Display som visar värdefull data från omgivningen och maskinens interna system

RISE har med hjälp av GPS, IR-kamera och jordsensorer utvecklat ett informationssystem som hjälper jordbrukare att via en Head Up display (HUD) nå bättre resultat i sitt dagliga arbete som många gånger är fyllt med stress och avgörande beslut för årets skördar.

Syfte och mål:

I ett europeiskt projektet ARHO (Augmented Reality – HUD Optics) var målet att ersätta konventionell glasoptik med en ny typ av optik som kallas polymer Fresnel optik (https://www.optea.com/arho/). Det medför många fördelar som till exempel lägre kostnader, vikt och storlek på dagens Head Up Display, samt större möjligheter till utvecklat synfält och skärpa.

Utmaning

RISE roll i projektet ARHO var att utveckla ett sensorsystem genom att använda GPS, IR-kamera och jordsensorer. Även mjuk- och hårdvara för att driva utrustningen togs fram. Framtagna data ska sedan visualiseras på Head Up Displayen som visas i förarens synfält under körning. Denna information kan även kombineras med data från maskinens ordinarie instrumentering. Studien avslutades med att testa tekniken på en jordbrukstraktor vid RISE i Uppsala.

Lösning

Tekniken kommer ursprungligen från militär luftfart och kallas Head Up Display (HUD). Intresset för HUD tillsammans med förbättrade gränssnitt mellan människa och maskin sprider sig till civila marknader för framför allt fordon. Begreppet ”förstärkt verklighet” (eng Augmented Reality (AR)) är högaktuellt och innebär direkt information från fysisk omgivning via avancerad teknik. Detta i kombination med HUD ger möjlighet att förbättra maskiner och fordons effektivitet, säkerhet och ergonomi.

Effekt

Lantbrukare behöver hela tiden information från omgivningen för att arbetet i respektive maskin ska kunna genomföras på bästa sätt. Att få värdefulla data från marken och luften visad direkt i synfältet under arbetet ute på fälten kan snart bli en verklighet. Vi närmar oss en  kommersiell produkt med den ovan beskrivna avancerade teknik och sensorsystem.