Výzkum a vývoj nového typu optovláknového sensoru pro detekci vozidel a měření jejich rychlosti

Abstract

Tato disertační práce se zaměřuje na inovativní přístupy v oblasti detekce a měření rychlosti vozidel v silničním provozu s využitím optovláknové senzorické technologie. Optická vlákna, původně vyvinutá pro telekomunikační účely, nacházejí stále širší uplatnění i v oblasti automobilové dopravy a automotive s cílem monitorovat vybrané veličiny dopravního provozu. Díky svým unikátním vlastnostem, jako je odolnost vůči elektromagnetickému rušení, schopnosti velmi citlivé a přesné detekce a neinvazivní instalace vůči vozovce, představují optovláknové senzory zajímavou alternativu ke konvenčním dopravním senzorům. Teoretická část práce zahrnuje literární a patentovou rešerši, která analyzuje jak konvenční, tak nekonvenční metody detekce a měření rychlosti, přičemž se zaměřuje na základní principy a funkci optovláknových senzorů, zejména senzorů s Braggovskými mřížkami. Praktická část dokumentuje výzkum, vývoj a testování inovativního přenosného senzoru na bázi technologie Braggovských mřížek s využitím polymerních enkapsulačních materiálů. Popsaný senzor byl navržen s cílem zajistit neinvazivní instalaci vůči vozovce a maximalizovat jeho schopnost detekce vozidel. Funkčnost byla ověřena jak v laboratorních podmínkách, tak při testování v reálném silničním provozu. Výsledky měření byly statisticky zpracovány a popsány, kdy úspěšnost detekce byla 99,92% a rozdíl naměřených rychlostí vůči referenčnímu měřicímu přístroji byl maximálně ±1,5 km/h.

This dissertation focuses on innovative approaches in the field of detection and measurement of vehicle speed in road traffic using fiber optic sensor technology. Optical fibers, originally developed for telecommunication purposes, are increasingly used in the field of automobile transport and automotive with the aim on monitoring selected traffic parameters. Thanks to their unique properties, such as resistance to electromagnetic interference, the ability of very sensitive and accurate detection, and non-invasive installation on the road, fiber optic sensors represent an interesting alternative to conventional traffic sensors. The theoretical part of the work includes literature and patent research which analyzes both conventional and non-conventional methods of speed detection and measurement, while it focuses mainly on basic principles and functions of optical fiber sensors, especially sensors with Bragg gratings. The practical part documents the research, development, and testing of an innovative portable sensor based on Bragg grating technology using polymer encapsulation materials. The described sensor was designed to ensure a non-invasive installation on the road and to maximize its ability to detect vehicles. Functionality was verified both in laboratory conditions and during testing in real road traffic. The results of the measurements were statistically processed and described with the detection success rate at 99.92% and the difference in the measured speeds against the reference measuring device at a maximum of ±1.5 km/h.