Fiberoptisk sensorteknologi

Fotonikk

Fotonikk handler om mestring av lys. Lyspartikler/fotoner kan brukes for å generere informasjon som for eksempel i mobiltelefonkamera, LIDAR og andre optiske sensorer. Fotoner benyttes også til å sende informasjon med lysets hastighet gjennom fiberoptiske kabler og til å transportere energi slik det gjøres ved bruk av laser og laserkirurgi.

Fotonikk er en muliggjørende teknologi med bred anvendelse innen svært mange områder. Sammenlignet med elektroniske sensorer gir fiberoptisk sensorteknologi betydelige fordeler. Vi kan gjøre distribuerte målinger med lysets hastighet og høy oppløsning langs hele fiberkabelens lengde, uten at de påvirkes av elektromagnetisk interferens. På denne måten måler vi temperatur, trykk og akustikk og til og med kjemisk sammensetning.

Eksempler på anvendelse

I Forskningsrådets ENERGIX-program leder NORCE det radikalt nyskapende forskerprosjektet MESSENGER-SWE. Målet med prosjektet er å forbedre prognosemodeller for avrenning av smeltevann. Her benytter vi fiberoptisk teknologi for å gi nøyaktige målinger av snøvannekvilent som trengs for å forbedre modellene. Snøen som er akkumulert i fjellområdene representerer en viktig energilagring i det nasjonale og internasjonale energisystemet.

De fiberoptiske komponentene kan også lages av dielektriske materialer som tåler temperaturer opptil 2000 °C. Komponentene kan dermed anvendes i svært krevende omgivelser, for eksempel for å overvåke metallurgiske smelteovner.

Fotonikk kan også brukes for å gjøre målinger på avstand, for eksempel fra droner, bemannede fly eller satellitter. Avbildning og spektroskopi kan kombineres i ulike typer spektrale kamera. På denne måten skaper fotonikk store menger høykvalitetsdata som gjør det mulig å anvende maskinsyn og realisere «hyperspectral vision». Denne teknologien skal benyttes i det regionale samarbeidsprosjektet i Agder, ISORTx. Her brukes teknologien i kombinasjon med maskinlæring og robotikk, for bedre å identifisere materialene i klær og sørge for mer målrettet sortering av tekstilavfall.

En utradisjonell anvendelse av spektral avbildning er IR termografi av høytemperatur overflater for å overvåke metallurgiske prosesser, for eksempel ved ovnstapping.

Å kombinere kunstig intelligens og fotonikk har blitt et nytt forskningsfelt. Gjennom teknologikonvergens øker vi potensialet for den ene teknologien ved hjelp av det andre. NORCE jobber tverrfaglig med å utnytte synergien mellom fotonikk og maskin læring/ kunstig intelligens. Ett eksempel på dette er KPN-prosjektet DIFIPRO hvor DAS og maskin læring brukes til å detektere små sammensettingsendringer i flerfase fluidstrømminger i rør.

I 2018 - 2021 ledet NORCE dialogprosjektet "Fotonikk forskning for økt vekst og innovasjon". Målet var å bidra til en enda bredere og mer fleksibel «forsker pool» som det norske næringslivet kan støtte seg på for å dekke sine forskningsbehov innen fotonikk.

Plattformer for distribuerte målinger

Forskere i NORCE har utviklet flere enheter for distribuert måling i samarbeid med partnere:

Distribuert Akustisk Måling (DAS)

NORCE har utviklet en egen enhet for Distribuert Akustisk Måling (DAS). Enheten brukes som forskningsplattform i forskjellige prosjekter, og gir brukerne tilgang til rå-data. Teknologien er basert på analyse av tilbakespredte signaler fra laserpulser som forplanter seg i en optisk fiber, noe som gir en romlig måling langs hele fiberen.

Vi bruker DAS-teknologien i ulike prosjekter knyttet til vei og bane, i prosjekter rundt CO2-lagring og prosessovervåking. Et annet anvendelsesområde er lytting. For eksempel i SFI «Smart Ocean» ser vi på hvordan vi kan benytte eksisterende kommunikasjonskabler på havbunnen til å overvåke støy i havet.

Distribuert Kjemisk Måling (DCS)

NORCE har utviklet et system for Distribuert Kjemisk Måling (DCS). Denne teknologien og måleplattformen er primært rettet mot energi-, marin- og prosessindustrien.

Gjennom et NFR-finansiert grensesprengende prosjekt har forskerne våre utviklet en distribuert vannsensor som hjelper energisektoren med å utføre målrettet inspeksjon av korrosjon under isolasjon (CUI).

I tillegg til utvikling av en distribuert vannsensor samarbeider NORCE også med andre og ser på utvikling av DCS-teknologier for miljøovervåking. Dette bygger på NORCE sin kompetanse innen distribuerte fibermålinger og optisk punktsensor for miljøovervåking. NORCE har blant annet utviklet sensorteknologi for CO2-målinger og pH-målinger gjennom flere prosjekter. Dette er et av forskningstemaene i SFI «Smart Ocean».

Distribuert temperaturmåling (DTS)

NORCE har en enhet for distribuerte temperaturmålinger (Distributed Temperature Sensing, DTS), som brukes i en rekke prosjekter for eksempel innen geotermisk energi og i prosessindustrien.

Enheten har fire kanaler, 5 km rekkevidde med 1,5 meter romlig oppløsning. Kontakt oss for mer informasjon.

Fiberoptisk kommunikasjon

NORCE har en mangeårig historie innen fiberoptisk kommunikasjon.

Vi har fokusert på utvikling av kommunikasjonssystemer for tøffe omgivelser og forhold. Vi har demonstrert en 10 km enkel optisk fiberkobling ved 100 Mbps som fungerer ved 177 grader Celsius.