Výzkum,Granty vyřešené,Ústav fyziky FAST VUT

Využití akustických metod na testování stavu betonových prvků degradovaných zvýšenou teplotou

Cílem projektu je vypracovat metodiku nedestruktivního testování betonových staveb a konstrukcích zasažených požárem, případně výbuchem způsobeným teroristickým útokem. Pro posouzení stavu betonu degradovaného vysokou teplotou budeme využívat akustických metod jako jsou akustické emise, frekvenční inspekce a nelineární ultrazvukové detekce. Výsledky budou porovnány s parametry získanými měřením v tahu za ohybu, hustoty, pórovitosti, ultrazvukové detekce, impedanční spektroskopie a konfokální mikroskopie pozorovaných struktur. Nová metodika nám umožňuje nejen rychle zhodnotit stav stavby, ale také rychle identifikovat oblasti, kde vysoké teploty negativně ovlivňují vlastnosti betonových struktur.

Morfologická analýza lomových povrchů a její důsledky pro stabilitu velkých civilně-inženýrských staveb

Projekt je zaměřen na vytvoření nové metody pro klasifikaci morfologie povrchů pevných látek s cílem usnadnit numerické ocenění indikátorů povrchové drsnosti. Jedná se o novu metodu, která bude schopna rozlišovat mezi různými typy dvourozměrných Fourierových vlnových modů, které se formují na lomových površích.

Výzkum a vývoj vybraných metod měření a analýzy pro sledování chování stavebních směsí při tuhnutí

Cílem tohoto základního výzkumu je nalezení vhodné metodiky umožňující popis chování stavební směsi (např. betonu) během tuhnutí a tvrdnutí. Snaha nalézt parametry popisující korelaci mezi tuhnutím (tvrdnutím) a složením a mechanickými vlastnostmi stavební směsi. Sledovány budou zejména betonové směsi.

Statistické dilema elektronových lavin

Projekt je zaměřen na řešení dlouhodobých problémů se statistikami vysoce populovaných lavin. Tyto laviny předcházejí strimérním výbojům v plynech. Současná strimérní teorie není schopna vysvětlit jejich zjevné systematické odchylky od Furryho statistiky, která je pokládána za jejich řídící statistický zákon. Takové odchylné chování předstrimérních lavin se zdá být důsledkem speciálního průrazného mechanismu, který se poněkud liší od doposud známých mechanismů průrazu ve fyzice elektrických výbojů. Projekt směřuje k formulaci nové teoretické koncepce opravující a rozšiřující současnou teorii strimérů. Správnost této koncepce je zajištěna sérií experimentů a její praktické využití je přepokládáno v oblasti nedestruktivního testování vysokonapěťových komponent a také v technických projektech průmyslových výrobků, které využívají lavinové a strimérní výboje.

Akustická a elektromagnetická emise v materiálovém výzkumu

Cílem projektu je zpřesnění znalostí o vzniku akustické a elektromagnetické emise při generaci trhlin a pohybu dislokací. Při těchto jevech dochází k narušení vazeb mezi atomy a k uvolnění energie, která se projevuje jednak jako mechanické vlnění a dále se v důsledku narušení chemických vazeb uvolňují elektrické náboje, které vedou ke vzniku elektrického, magnetického a elektromagnetického pole. Existence kvazistacionárního magnetického pole a jeho generace při vzniku trhlin není dosud dostatečně experimentálně ověřena, zatímco kvazistacionární elektrické pole je popsáno již v řadě publikací. Základním problémem je konstrukce aparatury, která je dostatečně stíněna. Je nezbytné potlačit vliv elektromagnetických signálů z okolí měřicí aparatury do té míry, aby elektromagnetický šum byl podstatně nižší než signály vznikající při pohybu elektrických nábojů na stěnách trhliny. V rámci projektu bude realizována aparatura pro vyhodnocování slabých magnetických polí.

Defektoskopie železobetonových dílců a konstrukcí metodami nelineární akustické spektroskopielezobetonových dílců a konstrukcí metodami nelineární akustické spektroskopie

Záměrem projektu je řešení komplexní metodiky pro diagnostiku struktury železobetonu (ŽB), a to zejména ve vztahu ke korozi výztužné oceli. Koroze výztužné oceli uvnitř ŽB konstrukce či dílce vzniká buď porušením povrchu - ztrátou ochranné funkce krycí vrstvy betonu, nebo chemickým či elektrickým působením bez zjevného porušení povrchu. V obou případech dochází k riziku snížení pevnosti dílce či konstrukce, které je způsobeno zmenšováním průřezu výztuže a snižováním spolupůsobení betonu a výztuže, neboť kontakt mezi ocelí a betonem se vlivem nárůstu korozních zplodin zhoršuje. Zatímco porušení krycí vrstvy betonu lze ověřovat vizuálně, příp. za použití jednoduchých zkušebních postupů, koroze způsobená chemickými či elektrickými vlivy je zprvu z povrchu zcela nepozorovatelná. Přitom včasné odhalení korozních procesů významně minimalizuje náklady na opravy.

Šumová spektroskopie pro rychle nedestruktivní testování kvality, spolehlivosti a životnosti solárních článků

Záměrem grantu je pomocí experimentálního výzkumu ukázat, že šumová spektroskopie je vhodná pro rychlé a spolehlivé nedestruktivní testování kvality, spolehlivosti a životnosti solárních článků, jakožto významného zdroje čisté energie. Jedná se o solární články vyrobené z monokrystalu křemíku ve společnosti Solartec. V rámci řešení bude ukázáno na korelaci mezi šumovou spektroskopií a tradičními parametry testování kvality a spolehlivosti, jako je analýza transportních charakteristik za tmy a při osvětlení, metoda DLTS spektroskopie a testování homogenity skenováním fotovoltaickou metodou. Frekvenční analýza bude provedena až do oblasti mHz. Pomocí zrychlené degradace teplem a elektrickém polem bude ukázáno na vhodnost využití šumových parametrů pro prognózu životnosti solárních článků. Dále v rámci řešení grantu bude pokračováno v práci na řešení v oblasti teorie fluktuačních procesů se zaměřením na objasnění podstaty šumu typu 1/f a upřesněn stochastický model RTS šumu ve strukturách s přechodem PN. Ve spolupráci s výrobcem solárních článků Solartec, s.r.o. Rožnov bude aplikována šumová diagnostika pro třídění kvality, spolehlivosti jejich výrobků, a to zejména se zaměřením na dosažení dlouhé životnosti a vysoké účinnosti přeměny světelného záření na elektrickou energii a dále budou testovány inovované základní materiály a výrobní technologie připravované pro dosažení nižšího poměru cena /výkon.

Bariérové mikrovýboje a jejich degradační účinky

Erozívní mikrovýboje na přechodech kov-izolant resp. kov-dielektrikum jsou nežádoucím elektrickým degradačním procesem, který přináší energetické ztráty, omezení životnosti přechodových bariér a nebezpečí jejich průrazu. Přestože je tento jev studován již dlouhou řadu let, neexistuje spolehlivá metoda eliminace mikrovýbojů. Důvodem je značná komplexnost celého procesu, který zahrnuje nejen fyziku výbojů, ale také fyziku povrchových dějů, objemových dějů pevné fáze, náhodných procesů a dalších oblastí. Výzkum tohoto jevu by proto neměl opomíjet žádnou důležitou stránku, jejíž poznání by mohlo přispět k upřesnění fyzikálního pohledu na tento komplexní proces. Předložený výzkumný projekt navrhuje realizovat několik zcela původních aplikačních koncepcí zaměřených na nedestruktivní diagnostiku přechodových bariér a prognózu jejich ohroženosti: (i) Aplikace fraktální Pareto statistiky a Pareto dimenze, (ii) Aplikace fraktální obrazové analýzy, (iii) Aplikace teorie deterministického chaosu a korelačních

Monitorování a analýza koroze výztužné oceli v železobetonových konstrukcích metodou akustické emise

Koroze ocelové výztuže výrazně znehodnocuje technické vlastnosti a zkracuje spolehlivost a životnost železobetonových konstrukcí. Cílem projektu je rychlou, ekonomicky nenáročnou nedestruktivní metodou akustické emise posouzení stavu koroze výztuží oceli v železobetonových konstrukcích, což umožní provedení rychlé údržby těchto konstrukcí, která je při včasném zjištění poruch a nedostatků konstrukcí podstatně jednodušší a výrazně finančně méně náročnější. Při analýze stavu železobetonových konstrukcí budeme jednak metodou akustické emise monitorovat stav a vývoj trhlin betonu a jednak metodou spektrální analýzy (frekvenční inspekce) posuzovat stav koroze výztužné oceli. Zjištěné výsledky stavu koroze výztužné oceli v železobetonových konstrukcích metodou akustické emise budou porovnány s výsledky získanými dosavadními metodami, jako je vizuální prohlídka, zjištění míry a hloubky karbonatace betonu, zjištění pasivační schopnosti betonu, stanovení fyzikálně-mechanických ...

Studium emise nízkofrekvenčních elektromagnetických polí od různých typů vedení VN při extrémních klimatických podmínkách

Cílem projektu je studium emise nízkofrekvenčního elektromagnetického pole od různých typů vysokonapěťového (VN) vedení v závislosti na extrémních klimatických podmínkách, které lze předpokládat v průběhu celoročního období. Bude proměřováno klasické holé vedení VN, podzemní vedení VN, izolované vedení VN i stíněné vedení VN v různých konfiguracích použitých vodičů a stavebního řešení ( jednoduchá, vícenásobná vedení). Současně budou provedena laboratorní modelová měření . Použitím programu ANSYS bude modelováno rozložení velikosti elektrické intezity i velikosti magnetické indukce pod vedením VN různých typů i v přilehlých objektech a porovnáno se získanými experimentálními daty.

Využití akustické emise pro posouzení mrazuvzdornosti betonových a pálených střešních krytin

Cílem projektu je využití akustické emise pro posouzení mrazuvzdornosti střešních krytin, a to jak betonových, tak i pálených. Hlavním úkolem je navržení třídící linky, kde by na základě měření parametru akustické emise došlo k vyřazování jednotlivých kusů krytiny, u nichž by byl předpoklad malé odolnosti proti mrazu a tedy i nízké životnosti. Budou vytvořeny soubory krytin od tří výrobců, a to jak u betonových , tak i pálených tašek. Parametry akustické emise budou měřeny na jednotlivých taškách před započetím cyklického namáhání tepelnými změnami a potom po jednotlivých etapách degradace. Konkrétně bude využito metody Impact Echo, to je měření signálu akustické emise vybuzeného rázem vyvolaným na povrchu krytiny krátkodobým impulsem, např. Schmitovým kladívkem. Tento vyvolaný signál se odrazí od defektů a vnějšího povrchu zpět do snímače. To umožňuje zjišťování vad pod povrchem krytiny a umožňuje získat spolehlivou informaci pro detailnější lokalizaci dutin, trhlin, hnízd a jiných vad.

Elektromagnetická a akustická emise v pevných látkách

Cílem projektu je další zpřesnění modelu zahrnujícího generaci elektromagnetických signálů při tvorbě trhlin v pevných látkách a dále stanovení korelace signálů elektromagnetické a akustické emise. Zvláštní pozornost je věnována aplikaci výsledků ve stavebnictví a geofyzice. Bude dále zdokonalena měřící nízkošumová aparatura a zpřesněna experimentální metoda stanovení elmg. složek vysílaných signálů. Z teoretické analýzy elmg. pole buzeného kmitajícím elektrickým nábojem na stěnách trhliny a jeho interakce s elmg. vlnou bude určen Poyntingův vektor vyzařované elmg. vlny. Výchozím bodem je Lorentzova pohybová rovnice zahrnující interakci elektronu s elmg. polem prostřednictvím složky úměrné třetí derivaci výchylky podle času. Tuto složku lze interpretovat jako třecí sílu, která se podílí na tlumení kmitů stěn trhliny.

Stanovení metodiky monitorování stavu výztuží železobetonových a předpjatých konstrukcí

Stanovení metodiky monitorování stavu výztuží železobetonových a předpjatých konstrukcí metodou akustické emise. Zkušební provoz pro návrh, přípravu a provádění měření, vyhodnocení, metodiku pro interpretaci měření metodou akustické emise poruch v oceli a závěry jako podklad pro návrh sledování, opravy a údržby mostů pozemních komunikací.

Vliv patologických změn ve vnitřním a středním uchu na kostní vedení zvukových vln

Mechanismus vzniku Carhartova zubu,vliv druhu a stupně fixace třmínku;Carhartův zub a kostní vedení,měřené EBC audiometrem;Peroperační konvenční a přímé měření prahu kostního vedení;Kmitání jednotlivých částí řetězu kůstek při butení kostní cestou.

Šumová spektroskopie a diagnostika elektroizolačních soustav s vysoce tepelně odolnými materiály

Projekt řeší problematiku šumové spektroskopie a diagnostiky elektroizolačních materiálů a soustav vhodných pro teplotní rozsah na 350st.C. Cílem tohoto základního výzkumu je návrh nových testovacích metod pro vysokoteplotní materiály, které by byly využitelné v elektrotechnice, a to zejména pro elektrické stroje, transformátory a elektromagnety. Výzkum bude zaměřen na: 1.studium závislostí spektrální hustoty šumu na technologii přípravy vhodných elektrotechnických materiálů, 2. studium závislostí proudového šumu na intenzitě elektrického pole a teplotě, 3. vypracování metody prognózy spolehlivosti vycházející ze šumové spektroskopie a diagnostiky. Materiály pro výrobu vzorků a modelů budou připraveny chemickou laboratoří Škoda - výzkum ve spolupráci s VŠCHT v Praze. Budou provedeny tepelné, elektrické a mechanické zkoušky materiálů, včetně zkoušek dlouhodobých, a to převážně na pracovišti Škoda-výzkum.

Šumová a galvanomagnetická spektroskopie materiálů typu II-VI

Projekt je zaměřen na přípravu a charakterizaci monokrystalů typu II-VI, zejména CdZnTe. V rámci projektu budou vypěstovány monokrystaly CdZnTe za různě definovaných podmínek růstu. Stechiometrické složení bude ovlivňovano žíhacími experimenty. Podstatou projektu je myšlenka, spojit výzkumnou kapacitu technologického pracoviště v oblasti vývoje a technologie monokrystalických materiálů typu II-VI se specifikací na CdZnTe materiály s výzkumnou kapacitou diagnostického pracoviště v oblasti šumové diagnostiky. Charakterizace materiálu bude zaměřena na zjištění podstaty a struktury stavů v zakázaném pásu energií s cílem definovaně měnit elektrické vlastnosti, což má podstatný význam z hlediska praktického využití v různých typech optoelektronických prvků. Jako základní nástroj charakterizace materiálu bude použita šumová metoda, umožňující z šumových spekter při osvětlení materiálu určit jeho energetické stavy, které jsou významným zdrojem šumu a tím i zhoršením parametrů materiálu. Další z experimentálních metodik bude studium teplotních a polních závislostí galvanomagnetických charakteristik (vodivost, Hallův jev). Přínosem je ta skutečnost, že technologické pracoviště ještě v rámci řešení projektu zahrne výsledky diagnosticky do úpravy technologie přípravy materiálu.

Výzkum moderních součástek pro globální komunikace

Projekt řeší problematiku formulace indikátorů kvality a spolehlivosti aktivních a pasivních souz stek pro globální komunikace. Tyto indikátory jsou určeny na základě transportních charakteristik a šumové spektroskopie. Experimenty budou zaměřeny na submikronové HEMT součástky, tlustovrstvové odpory a miniaturní tantalové a keramické kondenzátory.

Fraktalní geometrie v transportních procesech

Mikrovýbojový transport představuje přenos elektrických nábojů realizovány sérií diskrétních pulsních mikrovýbojů iniciovaných v mikroskopických vzdušných mezerách na rozhraních kov-izolant, resp. kov-dielektrikum. Navrhovaný výzkumný projekt pokračuje ve studiu statistických vlastností mikrovýbojového transportu a usiluje o zcela nový způsob aplikace fraktální geometrie na topologické vlastnosti tohoto transportu. Praktický význam navrhovaného výzkumu je dán širokým uplatněním přechodových bariér v technické praxi a její potřebou mít k dispozici obecnější metodu pro prognózu životnosti přechodu. ...

Elektromagnetická emise a její aplikace ve stavebnictví a geofyzice

Projekt řeší zpřesnění modelu vzniku elektromagnetické emise v pevných látkách při tvorbě trhlin a dále rozpracování jejich aplikací ve stavebnictví a geofyzice. Základním problémem je stanovení prahu registrace složky elektrického, magnetického a elektromagnetického pole. K tomuto cíli bude sestaven nizkošumový předzesilovač umožňující zesilovat signály na úrovni šumu. A dále bude navržena aparatura umožňující oddělit signály elektromagnetické emise od náhodných signálů šumu elektronické aparatury. Nevyřešeným problémem je stanovení, zda kapacitní anténou se snímá elektromagnetické vlnění nebo redistribuce elektrického náboje. Dalším nevyřešeným problémem je, zda časový pokles nizkofrekvenčního signálu je způsoben změnou dipólového momentu v důsledku změny šířky štěrbiny nebo v důsledku transportu náboje okolím trhliny. Proto bude provedeno experimentální sledování vlivu vlhkosti na relaxaci signálu elektromagnetické emise.

Studium, analýza a vyhodnocení signálu akustické emise aplikované na tenkostenné systémy

Hlavním cílem projektu je rozšíření a zpřesnění popisu a informačního obsahu signálu akustické emise pomocí nových analytických postupů zpracování digitalizovaných signálů. Pro tyto účely bude nutné používat resp. modifikovat moderní komerční software zpracování signálu. Projekt je navrhován jako aplikace metody akustické emise v různých odvětvích stavebnictví na tenkostěnné zejména betonové materiály, která umožňuje objektivně stanovit míru aktivního porušení struktury na základe sledování vzniku a šíření trhlin při statickém či dynamickém zatěžování. Projekt se bude zejména zabývat aplikací nových metod vyhodnocování změřených realizací signálu akustické emise na skutečných tenkostěnných prvcích konstrukcí a materiálech. Popis technických a fyzikálních vlastností je proveden prostřednictvím analýzy a měřených realizací signálu. Metodika nedestruktivního testování materiálu s využitím jevu akustické emise je jednou z velmi perspektivně se rozvíjejících testovacích metod. Ke snadnému a zřetelnému vyhodnocení signálu zejména akustické emise je zapotřebí kromě získání praktických zkušeností, také aplikace nových poznatku z obasti analýzy signálu.

Akustická emise jako nástroj studia růstu trhlin při dýchání tenkostěnných systému

Projekt resil aplikace metody akusticke emise v ruznych odvetvich stavebnictvi. Ty na zaklade sledovani vzniku a sireni mikrotrhlin umozni objektivne posoudit miru poruseni struktury konstrukci jak pri statickem, tak zvlaste pri jejich dynamickem zatezovani. Hlavnim druhem zatezovani bylo mechanicke, ale v nekterych pripadech bylo vyuzito teplotnich gradientu. Z materialu byly sledovany: - ocelove tenkostenne systemy (tzv. ´dychani´, ztrata stability, cyklicka unava), - drevene panely ruzneho slozeni a rozmanitych vyplni, - prvky, resp. dilce a konstrukce z kompositnich materialu a keramiky.

Vliv ultrazvuku na nadorove bunky, implantovane nadory a ucinnost cytostatik

V literature bylo uvedeno mnoho rozpornych vysledku tykajicich se aplikaci ultrazvuku v onkologii, a to jak v terapii, tak i v diagnostice. Vedle dukazu o bezpecnosti techto aplikaci nachazime i naznaky toho, ze ultrazvuk muze pusobit na bunky stimulacne. Dosud neni prakticky nic znamo o kombinovanem ucinku cytostatik a ultrazvuku a nejsou ani presne znamy podminky, za kterych muze v ultrazvukovem poli k takoveto stimulaci dojit. Neni znam ani ucinek ultrazvuku na cytoskelet normalnich a nadorovych bunek. Projekt resil vyse uvedene problemy a prispel k nalezeni novych terapeutickych pristupu pri lecbe nadorovych onemocneni.

Fluktuační jevy ve struktuře kov-izolant a testování spolehlivosti vysokonapěťových soustav

Projekt se zabýval základním výzkumem vzniku fluktuačních jevů ve struktuře kov-izolant-kov (MIM) a to proudového šumu, akustické emise světla a dále korelace mezi těmito jevy. Výzkum řešil tyto problémy:

Experimentální potvrzení Handlovy teorie existence kvantového šumu 1/f v izolantech a na základě experimentálního studia závislosti spektrální hustoty šumu na posuvném a polarizačním proudu rozhodnutí o typu interakce vedoucí ke vzniku tohoto šumu.
Studium fluktuací vyvolaných částečnými výboji v silném elektrickém poli a to a) prahové intenzity elektrického pole jejich vzniku, b) rozdělení dob mezi impulsy a rozdělení amplitud, c) korelace mezi proudovými impulsy emisí fononů a fotonů.
Ve spolupráci s výzkumem Škoda Plzeň empirické poznatky vzniku částečných výbojů v soustavách MIM, a to jednak pro formulaci teoretického modelu, jednak pro ideový návrh zařízení pro diagnostiku izolačních soustav velkých elektrických strojů.

Sum jako diagnosticka metoda pro zvyseni spolehlivosti mikroelektronickych soucastek pro informacni technologii a rizeni zivotniho prostredi

Vyzkum metody pro prognozu spolehlivosti mikroelektronickych soucastek zalozene na experimentalni sledovani nizkofrekvencniho sumu. Nedestruktivni metoda pro studium degradacnich procesu ve strukturach s prechodem PN zalozena na sumove diagnostice. Definice relevantnich parametru pro hodnoceni mikroelektronickych soucastek a senzoru. Navrh indikatoru spolehlivosti pro bipolarni soucastky a struktury MOSFET. Konstrukce testeru pasivnich elektron. soucastek pro testovani kvality a odhad spolehlivosti.

Vliv vnejsiho prostredi a fyzikalnich poli na izolacni vlastnosti stavebnich materialu

Projekt se zabyval teoretickou a experimentalni analyzou vlivu vnejsiho prostredi a fyzikalnich poli na tepelne, zvukove a vlhkostne izolacnich vlastnosti stavebnich materialu behem cele doby jejich zivotnosti. Byl vyvinut matematicky model transportnich jevu v izolacnich materialech, zahrnujici vlivy vnejsich podminek. Zakladni termofyzikalni, mechanicke a akusticke parametry byly stanoveny v zavislosti na prostredi. Numericke simulace transportnich jevu v izolacnich materialech umoznily identifikovat klicove transportni mechanismy a vnejsi podminky, ktere by mohly ohrozit spravnou funkci izolacnich latek. Pro stanoveni prognozy pevnosti v extremnich podminkach tepelnych poli byla sledovana akusticka emise. Na zaklade teoretickych a eperimentalnich zjisteni byla vyvinuta metodika pro posuzovani izolacnich vlastnosti stavebnich latek vystavenych pusobeni vnejsich vlivu, pouzivani techto materialu ve specifickych podminkach a navrzeny moznosti oprav izolacnich vrstev.

Evropska laborator pro elektronicky sum

Nizkofrekvencni nadbytecny sum v bipolarnich tranzistorech je indikatorem spolehlivosti techto soucastek. Sum 1/f - generacne-rekombinacni sum a nahodny telegrafni signal jsou vyuzity pro charakteriyaci stavu soucastek. Experimentalni studium je zamereno na sledovani ultranizkofrekvencniho sumu a nestacionarniho sumu. Transportni a sumove charakteristiky jsou ziskany aparaturou, ktera obsahuje nizkofrekvencni predzesilovac. Automatizace experimentu pomoci pocitace PC umoznuje analyzu nestacionarnich jevu, mereni trandu a vypocet sumoveho spektra pomoci rychle Fourierovy transformace.

Akustická emise ve stavebnictví

Projekt řešil rozvoj metody akustické emise a zdokonalení jejího širšího využívání ve stavebnictví. Realizace projektu zahrnovala tři hlavní oblasti výzkumu:

Studium mechaniky porušování stavebních látek, interpretace signálů akustické emise s reálnými zdroji, korelace signálů akustické emise s elektromagnetickou emisí a deformační luminiscencí.
Analýza reálného působení a mechanizmu porušování prvků a dílců při zatěžování stavebních konstrukcí silovými, resp. deformačními účinky využívající metodu akustické emise v kombinaci s některými standardními nedestruktivními metodami (např. měření přetvoření a tenzometrie).
V mechanice hornin na základe komplexní statistické analýzy signálů akustické emise odhadnout stav napjatosti, resp. zatížení horninových masivů