سنجش فناوری فعال عنوان پستی است که قرار است با شما به اشتراک بگذاریم. امیدواریم که این پست جذاب مورد پسند شما قراربگیرد.این پست توسط ونوس نصیرفام تهیه و تقدیم می گردد.

مقدمه

که از کلمه یونانی گرفته شده است به “tomos” اصطلاح توموگرافی در اصل به معنای برش یا تقسیم روند توموگرافی تکنیکی برای “graphae” معنی تصویر، حس نمودار یا نمایش گرافیکی است. اندازه گیری شامل روش های تصویربرداری توموگرافی برای به دست آوردن داده ها از حسگرها است. روند توموگرافی روش های مختلفی را برای به دست آوردن مشخصات غلظت فرآیند آن ارائه می دهد. یکی از رشته های توموگرافی که امروزه به یکی از فناوری های در حال رشد تبدیل شده اند توموگرافی اپتیکال است. توموگرافی اپتیکال شامل مطالعه LED پرتو منبع نور (به عنوان مثال لامپ،مادون قرمز یا هالوژن) از طریق یک محیط از نقطه مرزی و تشخیص نور سطح در مرز دیگری با استفاده از سنسور دریافت می شود.
موارد استفاده سیستم توموگرافی در انواع مختلفی از فرآیندها به حساب می آید و عملیات واحد، از جمله خطوط لوله، راکتورهای همزن، تخت‌های سیال و جداکننده‌ها بسته به مکانیسم استفاده از سنسور تصویر خطی CMOS سنسور جزء اصلی این سیستم توموگرافی طیفی است، برای حس کردن سایه ذرات داخل خط لوله تولید تصویر از ذره استفاده می شود. تعداد سنسورهایی استفاده شده و تکنیک فرافکنی بکار رفته در مطالعه بر دقت خواندن داده ها و تصویر به دست آمده هستند. پرتو موازی تکنیک تصویر و تعداد سنسور کمتری تولید شده، تعداد محدودی از داده های به دست آمده و ممکن است با همگرایی پرتو و اثرهمگرایی مشکل داشته باشد. تحقیقی که توسط ماریانى ثابت کرده بود که چنین مشکلاتى را مى توان به حداقل رساند چهار حسگر تصویر در اطراف یک لوله جریان با یک به شکل هشت ضلعی پیکربندی شده اند. این تکنیک داده های قابل توجهی را برای استفاده برای بازسازی تصویر یا مشخص کردن ذرات تولید می کند.

عنوان

توموگرافی فرآیندی شامل تصویربرداری توموگرافی از سیستم ها است. درتوموگرافی، مقداری کمیت فیزیکی در توزیع سه بعدی در شی مشخص می شود. لوله فرآیند در نمونه رایج صنعت توموگرافی فرآیندی است. نیاز به دریافت اطلاعات توموگرافی در مورد فرآیند گسترده وجود دارد. این اطلاعات را می توان به عنوان مثال در طراحی و کنترل فرآیندها استفاده کرد. چند روش برای انجام فرآیند توموگرافی سیستم وجوددارد.یکی از این روش ها شامل توموگرافی اپتیکال است. داده های به دست آمده از  ECT منعکس کننده توزیع متوسط ​​در فضای نسبتاً بزرگ به میدان حسی آن از سنسور  ECT به طور غیر یکنواخت در یک فضای سه بعدی توزیع شده است. از این رو، بازسازی تصویر کیفیت به دست آمده از سیستم ECT سیستم نظارت ارائه توموگرافی اولتراسونیک قادر به بازسازی توزیع جریان دو فازی مورد تردید بود. اصل یک سیستم توموگرافی طیفی این است که سطح تضعیف نور را برای هر آشکارساز بررسی کنند. از نظر مفهومی ساده و هزینه نسبتا کم، بهتر است پاسخ پویا و می تواند برای استفاده معمول قابل حمل تر باشد کارخانه فرآیند است. سیستم توموگرافی اپتیکال به عنوان تکنیکی که فرد را قادر می سازد تا محتوای یک سیستم بسته را بدون نگاه فیزیکی به داخل آن تشخیص دهد تعریف می شود.

حسگر تصویری

جزء اصلی در سیستم توموگرافی اپتیکال تصویر آن سنسور است. سنسور تصویری را به روشی آسان می توان به عنوان دستگاهی توصیف کرد که تصویر طیفی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. شدت و نور در صورت وجود به مقدار ولتاژ مربوطه در معرض سطوح مختلف شدت نور را تشخیص خواهد داد تبدیل می شود. کاربرد سنسور تصویر به طور گسترده ای در دوربین های دیجیتال، تلسکوپ های نجومی ، اسکنرها، دوربین های فیلمبرداری و سایر دستگاه های تصویربرداری استفاده می شود. دو سنسور تصویر طیفی مبتنی بر آی سی مدرن وجود دارد که به طور گسترده ای در سیستم توموگرافی طیفی، شارژ جفت دستگاه‌هایCCD و مکمل‌های اکسید فلزی-نیمه‌رسانا سنسور پیکسل فعال  (CMOS استفاده می شود. هر دو تصویرگر CCD و CMOS ساخته شده از سیلیکون هستند. اینها اساساً به آنها شباهت و ویژگی های حساسیت نسبت به اشیاء مرئی دارند. بنابراین، هر دو فن آوری راه های مشابهی را در جذب نور و تبدیل حادثه ارائه می دهد. نور بر حسب فوتون ها توسط همان عکس به بار الکترونیکی فرآیند تبدیل تبدیل می شود. اگرچه تراشه های CMOS نور را در خود حس می کنند، همانطور که یک CCD این کار را انجام می دهد، سنسورهای CMOS نیز می توانند با استفاده از همان فرآیندی که برای ساخت بسیاری دیگر استفاده می شود پردازنده ها و تراشه ها به عنوان سنسورها از ترانزیستورها و سیم کشی های کوچک استفاده می کنند تولید شوند. همانطور که سایر پردازنده ها انجام می دهند. این باعث می شود که سنسورهای CMOS اغلب دورتر و ارزان تر از CCD باشند.

پلیمرها مزایای زیادی برای فناوری های سنسور دارند: مواد آنها نسبتا کم هزینه هستند ، تکنیک های ساخت آنها بسیار ساده هستند (نیازی به موارد خاصی اتاق تمیز و/یا دمای بالا فرآیندها نیست)، آنها را می توان در انواع مختلف انواع بسترها و انتخاب گسترده ساختار مولکولی آنها و امکان ساخته شده در زنجیره های جانبی، شارژ یا ذرات خنثی ، و حتی رفتار خاص دانه های در مواد فله یا روی آن منطقه سطح، که امکان تولید فیلم با خواص فیزیکی و شیمیایی مختلف از جمله رفتار حس کردن را فراهم می کند سپرده گذاری کرد. پلیمرهای حسگر فعال در ورق یا فرم فیلم به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از غیر آلی دستگاه های حالت جامد هستند. سپس با استفاده از نیمه هادی یکپارچه پردازش، پردازش سرامیک ها و شیشه ها یا فناوری های فیلم نازک و ضخیم ساخته می شوند. رسوب و الگوی میکروسنسور فیلم های پلیمری شامل فرآیندهای زیر است: (۱) ریسندگی یا ریخته گری و متعاقب آن فتولیتوگرافی حساس به نور و پلیمرهای غیر حساس به نور(۲)چاپ صفحه یا نسخه های اصلاح شده آن و متعاقب آن اتصال متقابل UV،IR یا حرارت آنیل پلیمرها. (۳) پلیمریزاسیون الکتروشیمیایی: پلیمرهای رسانا و نیمه رسانا می توانند سنتز شده و بر روی بخش سطح رسانای بستر داده شده از محلول های مونومر توسط پلیمریزاسیون الکتروشیمیایی. مزیت این روش دقیق بودن کنترل جریان و نرخ رسوب فیلم توسط تغییر پتانسیل کار الکترود در سیستم است. (۴) فرآیندهای رسوب در خلاء روش های ممکن برای به دست آوردن نازک فیلم های پلیمری که چگالی بالایی دارند، پایداری حرارتی و نامحلول بودن در حلال های آلی، اسیدها و قلیاها نیز هستند. لایه ها را می توان با موارد زیر رشد داد: پیرولیز خلاء که شامل تصعید، پیرولیز و فرآیند رسوب پلیمریزاسیون؛ پلیمریزاسیون خلاء تحریک شده توسط بمباران الکترونی؛ آغاز پلیمریزاسیون خلاء شده توسط اشعه ماوراء بنفش؛ تبخیر خلاء با استفاده از منبع پلیمر جامد گرم شده با مقاومت و به طور موثرتر با استفاده از یک پرتو الکترونی؛ دورانداختن RF اهداف پلیمری در پلاسمای متشکل از پلیمر قطعات و با آرگون اضافه شده به پلاسما. ترشحات پلاسما یا درخشندگی پلیمریزاسیون گازها یا بخارات مونومر؛(۵) تکنیک های دیگر، مانند روش لانگمویر بلاجت، تابش گاما و غیره.

حسگرهای تصویر یا سنسورهای تصویر (Image Sensor) نوعی حسگر الکترونیکی هستند که وظیفه تبدیل امواج نور (بازتابیده یا عبور کرده از اشیا) به سیگنال‌های الکتریکی را بر عهده دارند. این سیگنال‌های الکتریکی می‌توانند برای تشکیل تصویر دیجیتال، ذخیره‌سازی، پردازش و نمایش آن مورد استفاده قرار گیرند.

انواع حسگرهای تصویر:

به طور کلی دو نوع اصلی حسگر تصویر وجود دارد:

• حسگرهای CCD (Charge-Coupled Device): این نوع حسگرها از تکنولوژی قدیمی‌تر و بالغ‌تری برخوردارند و به دلیل کیفیت تصویر بالا، نویز کم و دامنه دینامیکی وسیع، در دوربین‌های حرفه‌ای و تجهیزات پزشکی کاربرد دارند.
• حسگرهای CMOS (Complementary Metal–Oxide–Semiconductor): این نوع حسگرها به دلیل مصرف انرژی کمتر، سرعت بالا در پردازش تصویر و هزینه تولید پایین‌تر، در دوربین‌های دیجیتال، تلفن‌های همراه و دستگاه‌های تصویربرداری مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

نحوه عملکرد حسگرهای تصویر:

1. جذب نور: حسگرهای تصویر از میلیون‌ها پیکسل کوچک تشکیل شده‌اند که هر پیکسل نور ورودی را جذب می‌کند.
2. تبدیل نور به الکترون: انرژی نور جذب شده توسط هر پیکسل، باعث آزاد شدن الکترون‌ها می‌شود. هرچه نور بیشتری به یک پیکسل برسد، الکترون‌های بیشتری آزاد می‌شوند.
3. تبدیل الکترون به سیگنال الکتریکی: تعداد الکترون‌های آزاد شده در هر پیکسل، توسط مدارهای الکترونیکی به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.
4. پردازش سیگنال: سیگنال‌های الکتریکی تولید شده توسط پیکسل‌ها، پردازش شده و به یک تصویر دیجیتال تبدیل می‌شوند.

کاربردهای حسگرهای تصویر:

حسگرهای تصویر در دستگاه‌های مختلفی مانند دوربین‌های دیجیتال، تلفن‌های همراه، دوربین‌های مداربسته، دستگاه‌های پزشکی، دستگاه‌های تصویربرداری صنعتی و … کاربرد دارند.

ویژگی‌های مهم حسگرهای تصویر:

• رزولوشن: تعداد پیکسل‌های موجود در حسگر تصویر را نشان می‌دهد و بر کیفیت و جزئیات تصویر تأثیر می‌گذارد.
• اندازه حسگر: اندازه فیزیکی حسگر تصویر است که بر کیفیت تصویر، عمق میدان و عملکرد در شرایط نور کم تأثیر می‌گذارد.
• حساسیت به نور (ISO): توانایی حسگر در جذب نور و تولید تصویر در شرایط نور کم را نشان می‌دهد.
• دامنه دینامیکی: توانایی حسگر در ثبت جزئیات در مناطق روشن و تاریک تصویر را به طور همزمان نشان می‌دهد.
• نویز: نویز موجود در تصویر را نشان می‌دهد که می‌تواند باعث کاهش کیفیت تصویر شود.

انتخاب حسگر تصویر مناسب:

انتخاب حسگر تصویر مناسب، به نوع کاربرد و نیازهای شما بستگی دارد. برای مثال، اگر به دنبال کیفیت تصویر بالا هستید، حسگرهای CCD یا CMOS با اندازه بزرگ و رزولوشن بالا مناسب هستند. اما اگر به دنبال سرعت بالا در پردازش تصویر و مصرف انرژی کم هستید، حسگرهای CMOS با رزولوشن متوسط مناسب‌ترند.

در نهایت، با توجه به پیشرفت تکنولوژی، حسگرهای تصویر روز به روز در حال بهبود و توسعه هستند و امکانات و قابلیت‌های جدیدی به آن‌ها اضافه می‌شود.

اثرات حسی در پلیمرها

پلیمرها موادی هستند که از زنجیره‌های بلند مولکولی تشکیل شده‌اند و به دلیل خواص منحصر به فرد خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند. یکی از جنبه‌های جالب توجه در مورد پلیمرها، اثرات حسی آنهاست. این اثرات می‌توانند به روش‌های مختلفی درک شوند و تجربه حسی متفاوتی را برای ما ایجاد کنند.

انواع اثرات حسی در پلیمرها

1. حس لامسه:
   • بافت: پلیمرها می‌توانند بافت‌های مختلفی داشته باشند، از نرم و صاف تا زبر و خشن. این تفاوت در بافت می‌تواند حس لامسه متفاوتی را ایجاد کند. برای مثال، پلیمرهای نرم مانند سیلیکون در محصولات مراقبت شخصی و پلیمرهای سخت مانند پلی کربنات در قطعات خودرو استفاده می‌شوند.
   • دما: برخی از پلیمرها می‌توانند به تغییرات دما واکنش نشان دهند و حس گرمی یا سردی را القا کنند. به عنوان مثال، پلیمرهای ترموکرومیک با تغییر دما تغییر رنگ می‌دهند و در محصولاتی مانند فنجان‌های حرارتی و لباس‌های حساس به دما استفاده می‌شوند.
2. حس بینایی:
   • رنگ: پلیمرها می‌توانند در رنگ‌های مختلف تولید شوند و جلوه‌های بصری متنوعی ایجاد کنند. رنگ‌های زنده و شفاف در بسته‌بندی مواد غذایی و لوازم آرایشی و بهداشتی و رنگ‌های مات و کدر در قطعات صنعتی کاربرد دارند.
   • شفافیت: برخی از پلیمرها شفاف هستند و نور را از خود عبور می‌دهند، در حالی که برخی دیگر مات هستند و نور را جذب می‌کنند. پلیمرهای شفاف مانند پلی اتیلن ترفتالات (PET) در بطری‌های نوشیدنی و پلیمرهای مات مانند پلی پروپیلن در ظروف نگهداری مواد غذایی استفاده می‌شوند.
   • درخشش: برخی از پلیمرها می‌توانند درخشش خاصی داشته باشند که به دلیل ساختار مولکولی آنهاست. این پلیمرها در جواهرات، لوازم تزئینی و پوشش‌های براق استفاده می‌شوند.
3. حس بویایی:
   • آزاد شدن بو: برخی از پلیمرها می‌توانند بوهای خاصی را آزاد کنند. این ویژگی در محصولاتی مانند خوشبوکننده‌های هوا، عطرها و اسانس‌ها کاربرد دارد.
   • جذب بو: برخی دیگر از پلیمرها قابلیت جذب بوهای نامطبوع را دارند و در محصولاتی مانند فیلترهای هوا و ماسک‌های صورت استفاده می‌شوند.
4. حس چشایی:
   • طعم: برخی از پلیمرها می‌توانند طعم‌های خاصی داشته باشند. این ویژگی در محصولاتی مانند آدامس‌ها، آبنبات‌ها و پوشش‌های خوراکی کاربرد دارد.
   • حس دهان: پلیمرها می‌توانند حس خاصی را در دهان ایجاد کنند، مانند حس خنکی در آدامس‌های نعنایی یا حس گرما در غذاهای تند.
5. حس شنوایی:
   • جذب صدا: برخی از پلیمرها می‌توانند صدا را جذب کنند و از ایجاد نویز جلوگیری کنند. این ویژگی در محصولاتی مانند عایق‌های صوتی و فوم‌های جاذب صدا کاربرد دارد.
   • تولید صدا: برخی دیگر از پلیمرها می‌توانند صداهای خاصی را تولید کنند، مانند صدای تق تق پلاستیک یا صدای خش خش نایلون.

کاربردهای اثرات حسی در پلیمرها

اثرات حسی در پلیمرها در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارند. به عنوان مثال:

• صنعت بسته‌بندی: پلیمرها با رنگ‌ها، بافت‌ها و شفافیت‌های مختلف، جذابیت بصری محصولات را افزایش می‌دهند و حس خوبی را به مصرف‌کننده القا می‌کنند.
• صنعت پوشاک: پلیمرها با بافت‌های نرم و لطیف، راحتی و حس خوبی را برای پوشنده فراهم می‌کنند.
• صنعت خودرو: پلیمرها با خواص جذب صدای خود، از ایجاد نویز در داخل خودرو جلوگیری می‌کنند.
• صنعت پزشکی: پلیمرها با خواص زیست‌سازگار و قابلیت جذب بو، در تولید تجهیزات پزشکی و دارویی کاربرد دارند.

در نتیجه، اثرات حسی در پلیمرها نقش مهمی در تجربه کاربری و کیفیت محصولات ایفا می‌کنند. با توجه به پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود که در آینده شاهد کاربردهای بیشتری از این اثرات در صنایع مختلف باشیم.

شبکه بی‌سیم

شبکه بی‌سیم (Wireless Network) نوعی شبکه مخابراتی است که در آن ارتباط بین دستگاه‌ها بدون استفاده از کابل یا سیم فیزیکی برقرار می‌شود. در این نوع شبکه‌ها، داده‌ها از طریق امواج رادیویی، مادون قرمز یا سایر فناوری‌های بی‌سیم منتقل می‌شوند.

انواع شبکه‌های بی‌سیم

• شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLAN): این شبکه‌ها معمولاً در خانه‌ها، دفاتر یا مکان‌های عمومی برای اتصال دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ، تلفن همراه و تبلت به اینترنت یا یکدیگر استفاده می‌شوند. Wi-Fi رایج‌ترین نوع WLAN است.
• شبکه‌های شخصی بی‌سیم (WPAN): این شبکه‌ها برای اتصال دستگاه‌های شخصی در فاصله کوتاه استفاده می‌شوند. بلوتوث نمونه‌ای از WPAN است که برای اتصال هدفون بی‌سیم، صفحه کلید و سایر دستگاه‌ها استفاده می‌شود.
• شبکه‌های گسترده بی‌سیم (WWAN): این شبکه‌ها پوشش گسترده‌ای را فراهم می‌کنند و می‌توانند برای اتصال به اینترنت در مناطق وسیع جغرافیایی استفاده شوند. شبکه‌های تلفن همراه مانند ۴G و ۵G نمونه‌هایی از WWAN هستند.
• سایر شبکه‌های بی‌سیم: انواع دیگری از شبکه‌های بی‌سیم نیز وجود دارند که برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند، مانند شبکه‌های حسگر بی‌سیم، شبکه‌های ماهواره‌ای و شبکه‌های موردی.

مزایای شبکه‌های بی‌سیم

• انعطاف‌پذیری: کاربران می‌توانند به راحتی در محیط حرکت کنند و همچنان به شبکه متصل باشند.
• قابلیت جابجایی: دستگاه‌ها را می‌توان به راحتی جابجا کرد و نیازی به سیم‌کشی مجدد نیست.
• دسترسی آسان: اتصال به شبکه از هر نقطه تحت پوشش شبکه امکان‌پذیر است.
• کاهش هزینه‌ها: در برخی موارد، استفاده از شبکه بی‌سیم می‌تواند هزینه‌های کابل‌کشی و نگهداری را کاهش دهد.

معایب شبکه‌های بی‌سیم

• امنیت: شبکه‌های بی‌سیم در برابر هک و نفوذ آسیب‌پذیرتر هستند.
• سرعت: سرعت انتقال داده در شبکه‌های بی‌سیم معمولاً کمتر از شبکه‌های سیمی است.
• پوشش: پوشش شبکه بی‌سیم ممکن است در برخی مناطق محدود باشد.
• تداخل: امواج رادیویی می‌توانند با یکدیگر تداخل داشته باشند و باعث کاهش کیفیت سیگنال شوند.

امنیت شبکه‌های بی‌سیم

امنیت شبکه‌های بی‌سیم از اهمیت بالایی برخوردار است. برای افزایش امنیت شبکه بی‌سیم، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

• استفاده از رمزگذاری قوی: استفاده از پروتکل‌های رمزگذاری مانند WPA2 یا WPA3 برای محافظت از داده‌ها.
• تغییر رمز عبور پیش‌فرض: تغییر رمز عبور پیش‌فرض روتر و استفاده از رمز عبور قوی.
• فعال‌سازی فایروال: استفاده از فایروال برای جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به شبکه.
• مخفی کردن SSID: مخفی کردن نام شبکه (SSID) برای جلوگیری از شناسایی آسان شبکه توسط افراد غیرمجاز.
• استفاده از VPN: استفاده از شبکه خصوصی مجازی (VPN) برای ایجاد یک اتصال امن بین دستگاه و شبکه.

کاربردهای شبکه‌های بی‌سیم

شبکه‌های بی‌سیم در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارند، از جمله:

• اینترنت خانگی و اداری: اتصال دستگاه‌ها به اینترنت و یکدیگر.
• آموزش: استفاده در مدارس و دانشگاه‌ها برای دسترسی دانشجویان و اساتید به منابع آموزشی.
• بهداشت و درمان: استفاده در بیمارستان‌ها و مراکز درمانی برای دسترسی پزشکان و پرستاران به اطلاعات بیماران.
• صنعت: استفاده در کارخانه‌ها و واحدهای تولیدی برای اتصال دستگاه‌ها و تجهیزات.
• حمل و نقل: استفاده در وسایل نقلیه عمومی برای ارائه خدمات اینترنت به مسافران.

تجزیه و تحلیل کارهای مرتبط

بحث در مورد افزایش طول عمر بی سیم شبکه های حسگر یک شبکه حسگر بی‌سیم (WSN)متشکل از گره‌های حسگر بسیار با هزینه و توان کم بر اساس استقرار، در سنجش است. پوشش یک گره حسگر، معمولاً گره های بیشتری سرپوشیده هستند. چالش اصلی در ساخت WSN این است که افزایش طول عمر شبکه گره‌ها در یک WSN معمولاً به شدت دارای محدودیت انرژی هستند و انتظار می‌رود برای مدت طولانی از ذخایر انرژی محدود موجود در هواپیما کار کنند. نرم افزارهایی که اجرا می شوند باید دارای عملیات آگاه از انرژی باشند. به همین دلیل، ادامه تحولات در بهره وری انرژی بسیار مهم هستند و نیاز پیشرفت‌های عمده‌ای در سخت‌افزار انرژی، مدارهای مدیریت انرژی و الگوریتم‌های آگاه انرژی پروتکل ها znd انجام می‌شود دارند. در طول تشخیص نفوذ در شبکه های حسگر، برخی از گره های واقعی باید با خوشه ارتباط برقرار کنند. برای چنین برنامه هایی در شبکه های حسگر، تعداد زیادی از گره های حسگر که به طور متراکم در حسگری خاص مستقر شده اند محیط وظایف حسی یکسانی را به اشتراک می گذارد. به همین دلیل، گره‌های جداگانه ممکن است انرژی خود را در سنجش داده‌هایی که برای آن‌ها مقدر نیستند هدر دهند و در نتیجه تخلیه انرژی گره کاهش طول عمر شبکه بیشتر می‌شود. ضریب بیت قدرت زمانی که یک گره با سر خوشه ارتباط برقرار می کند، پیاده سازی می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که طول عمر شبکه با این روش بسیار افزایش می یابد.
سنسورهای فشار نوری FBG به دلیل توانایی آنها در مقاومت در برابر سختی محیط، مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی، رد پای پیوند مینیاتوری و قابلیت تعبیه در داخل ساختار میزبان (برخلاف نصب روی سطح)، حساسیت بالا، و مالتی پلکسی بسیار سریالی انتخاب شدند. سنسورهای FBG خروجی یک رکورد آنالوگ از کرنش اندازه گیری شده توسط جابجایی طول موج نور منعکس شده است از طریق فیبر، که به صورت دیجیتالی توسط محقق فیبر نوری تبدیل می شود. سیستم DAQ مورد استفاده برای جمع آوری داده های کرنش  Micon Optics sm130 بود. محقق قادر به نمونه برداری از چندین کانال، که هر کدام دارای توانایی مالتیپلکس کردن آرایه ای از FBG ها در۲ کیلوهرتز است. به طور خاص، این آزمایش از قابلیت مالتی پلکسی برای بازجویی از ۵ حسگر در تک کانال استفاده کرد. با این حال، این سیستم DAQ دارای محدودیت هایی است. ازآنجایی که معماری بصری بازپرس فشار را با ردیابی تغییر طول موج نوری اندازه گیری می کند. پیک های توان، هرگونه اعوجاج در سیگنال منعکس شده مستقیماً بر تعیین شده طول موج تأثیر می گذارد.

نقشه برداری رقومی شبکه های جاده ای برای کاربردهای مختلف صنعتی مانند نقشه برداری کاربری و پوشش زمین، به روز رسانی سیستم اطلاعات جغرافیایی و هشدار بلایای طبیعی ضروری است. علاوه براین، نیاز حیاتی برای شهرهای دیجیتال و حمل و نقل هوشمنداست. تکنیک‌های کارتوگرافی سنتی زمان‌بر و کار فشرده هستند. در مقایسه تکنیک‌های سنجش از دور جامعه نقشه‌برداری را اساساً بدون تکیه کامل بر اندازه‌گیری‌های زمین بررسی‌شده تغییر دادند. داده های سنجش از دور مورد استفاده برای استخراج جاده شامل نشانگر هدف متحرک زمین ردیابی (GMTI)، داده‌های سیستم موقعیت‌یابی جهانی تلفن‌های هوشمند (GPS)، تصاویر نمای خیابان، تصاویر رادار دیافراگم مصنوعی (SAR)، داده‌های تشخیص نور و محدوده (LiDAR)، تصاویر با وضوح بالا، و تصاویر فراطیفی است. رادار GMIT برای استخراج اطلاعات نقشه راه به دلیل مزایای همه آب و هوا، قابلیت های زمان واقعی و منطقه وسیع استفاده شده است. داده های GPS تلفن هوشمند برای استخراج خطوط مرکزی جاده و نظارت بر وضعیت جاده و ترافیک استفاده می شود.

فناوری تصویربرداری با وضوح بالا

فناوری تصویربرداری با وضوح بالا (High-Resolution Imaging) به مجموعه‌ای از تکنیک‌ها و دستگاه‌ها اشاره دارد که قادر به ثبت تصاویری با جزئیات بسیار دقیق و وضوح بی‌نظیر هستند. این فناوری در زمینه‌های مختلفی از جمله پزشکی، علمی، صنعتی و حتی سرگرمی کاربرد دارد و به طور چشمگیری کیفیت و دقت تصاویر را افزایش می‌دهد.

اصول و مبانی

وضوح تصویر به میزان جزئیاتی که می‌توان در یک تصویر مشاهده کرد، اشاره دارد. هرچه تعداد پیکسل‌ها در یک تصویر بیشتر باشد، وضوح آن بالاتر است. فناوری تصویربرداری با وضوح بالا با استفاده از سنسورهای پیشرفته، لنزهای با کیفیت بالا و تکنیک‌های پردازش تصویر پیچیده، تصاویری با وضوح بسیار بالا ثبت می‌کند.

کاربردها

• پزشکی: در حوزه پزشکی، تصویربرداری با وضوح بالا نقش بسیار مهمی در تشخیص و درمان بیماری‌ها ایفا می‌کند. از جمله کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
  • تصویربرداری پزشکی: MRI، CT scan و PET scan از جمله تکنیک‌های تصویربرداری پزشکی هستند که با استفاده از فناوری وضوح بالا، تصاویر دقیقی از اندام‌ها و بافت‌های داخلی بدن ارائه می‌دهند و به پزشکان در تشخیص بیماری‌ها کمک می‌کنند.
  • میکروسکوپ‌های پیشرفته: میکروسکوپ‌های با وضوح بالا قادر به تصویربرداری از سلول‌ها و ساختارهای میکروسکوپی با جزئیات دقیق هستند و در تحقیقات زیست‌شناسی و پزشکی کاربرد دارند.
• علمی: در زمینه‌های علمی، تصویربرداری با وضوح بالا به محققان کمک می‌کند تا پدیده‌های مختلف را با دقت بیشتری مشاهده و مطالعه کنند. به عنوان مثال، در علوم مواد، از این فناوری برای بررسی ساختار مواد در مقیاس نانو استفاده می‌شود.
• صنعتی: در صنعت، تصویربرداری با وضوح بالا در کنترل کیفیت محصولات، بازرسی دقیق قطعات و شناسایی عیوب احتمالی کاربرد دارد.
• سرگرمی: در دنیای سرگرمی، تلویزیون‌ها و نمایشگرهای با وضوح بالا (۴K، ۸K و حتی بالاتر) تصاویری با کیفیت بی‌نظیر ارائه می‌دهند و تجربه تماشای فیلم و بازی را بهبود می‌بخشند.

فناوری‌های مورد استفاده

• سنسورهای تصویر: سنسورهای تصویر پیشرفته با تعداد پیکسل بالا و حساسیت بالا به نور، نقش مهمی در تصویربرداری با وضوح بالا ایفا می‌کنند.
• لنزها: لنزهای با کیفیت بالا با کمترین میزان اعوجاج و پراکندگی نور، تصاویری واضح و دقیق ارائه می‌دهند.
• پردازش تصویر: تکنیک‌های پردازش تصویر پیچیده مانند افزایش وضوح، کاهش نویز و بهبود کنتراست، کیفیت تصاویر را افزایش می‌دهند.

چالش‌ها و آینده

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در فناوری تصویربرداری با وضوح بالا، چالش‌هایی مانند افزایش حجم داده‌های تصاویر، نیاز به پردازش سریع‌تر و کاهش هزینه‌ها همچنان وجود دارد. با این حال، آینده این فناوری بسیار روشن است و انتظار می‌رود که در آینده‌ای نزدیک، شاهد کاربردهای گسترده‌تر و نوآوری‌های بیشتری در این زمینه باشیم.

فناوری تصویربرداری فراطیفی

فناوری تصویربرداری فراطیفی (Hyperspectral Imaging) یک روش نوین در تصویربرداری است که اطلاعات بسیار بیشتری از آنچه چشم انسان قادر به دیدن آن است، ثبت می‌کند. در حالی که چشم انسان تنها قادر به تشخیص رنگ‌ها در محدوده طیف مرئی است، تصویربرداری فراطیفی اطلاعات مربوط به طیف‌های فرابنفش، فروسرخ و سایر طول موج‌های الکترومغناطیسی را نیز ثبت می‌کند.

اساس کار

اساس کار تصویربرداری فراطیفی، جمع‌آوری و تحلیل داده‌های طیفی از هر نقطه از تصویر است. به این ترتیب که به جای ثبت چند رنگ اصلی (مانند قرمز، سبز و آبی در دوربین‌های معمولی)، در این فناوری صدها یا حتی هزاران طول موج مختلف از نور منعکس شده یا ساطع شده از جسم ثبت می‌شود. این داده‌های طیفی، اثر انگشت منحصربه‌فردی برای هر ماده یا جسم هستند و اطلاعات بسیار دقیق‌تری در مورد ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی و سایر ویژگی‌های آن ارائه می‌دهند.

کاربردها

• کشاورزی:
  • تشخیص زودهنگام بیماری‌ها و آفات گیاهی
  • بررسی کیفیت و میزان محصول
  • مدیریت بهینه آبیاری و کوددهی
• پزشکی:
  • تشخیص زودهنگام سرطان و سایر بیماری‌ها
  • تصویربرداری از بافت‌ها و اندام‌های داخلی بدن با دقت بالا
  • بررسی و ارزیابی اثربخشی داروها
• صنایع غذایی:
  • بررسی کیفیت و تازگی مواد غذایی
  • تشخیص تقلب در محصولات غذایی
  • کنترل کیفیت و فرآوری مواد غذایی
• محیط زیست:
  • پایش آلودگی آب و خاک
  • بررسی پوشش گیاهی و جنگل‌ها
  • مطالعه تغییرات اقلیمی
• معادن:
  • اکتشاف و شناسایی معادن
  • بررسی و تحلیل ترکیبات کانی‌ها
• صنعت:
  • کنترل کیفیت محصولات
  • تشخیص عیوب و نقص‌ها در خطوط تولید
• امنیت:
  • تشخیص مواد منفجره و مخدر
  • شناسایی افراد و اشیاء

مزایا

• اطلاعات بیشتر: ارائه اطلاعات بسیار بیشتر در مورد جسم یا ماده مورد بررسی در مقایسه با تصویربرداری معمولی.
• دقت بالا: امکان شناسایی و تشخیص مواد و ویژگی‌ها با دقت بسیار بالا.
• کاربردهای متنوع: کاربردهای گسترده در صنایع مختلف از جمله کشاورزی، پزشکی، محیط زیست، صنعت و امنیت.

چالش‌ها

• حجم بالای داده‌ها: تصاویر فراطیفی حجم بسیار زیادی از داده‌ها را شامل می‌شوند که نیاز به پردازش و تحلیل پیچیده دارند.
• هزینه بالا: تجهیزات و فناوری‌های مورد استفاده در تصویربرداری فراطیفی معمولاً گران‌قیمت هستند.

آینده

فناوری تصویربرداری فراطیفی با سرعت زیادی در حال توسعه است و انتظار می‌رود در آینده‌ای نزدیک شاهد کاربردهای گسترده‌تر و نوآوری‌های بیشتری در این زمینه باشیم. با پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه‌ها، این فناوری می‌تواند به ابزاری قدرتمند در اختیار محققان، پزشکان، مهندسان و سایر متخصصان قرار گیرد و به بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها کمک کند.

سنسورهای معمولی

سنسورها (Sensors) ابزارهای الکترونیکی هستند که برای تشخیص و اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی یا شیمیایی مانند دما، فشار، نور، صدا، رطوبت، حرکت و … به کار می‌روند. به عبارت دیگر، سنسورها نقش حسگرهای حواس پنجگانه انسان را برای دستگاه‌های الکترونیکی ایفا می‌کنند و اطلاعات محیطی را به سیگنال‌های الکتریکی قابل پردازش تبدیل می‌کنند.

انواع سنسورها

سنسورها بر اساس نوع کمیت فیزیکی یا شیمیایی که اندازه‌گیری می‌کنند، به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

• سنسورهای دما: برای اندازه‌گیری دما (مانند ترموکوپل، ترمیستور، سنسورهای مادون قرمز)
• سنسورهای فشار: برای اندازه‌گیری فشار (مانند سنسورهای فشارسنج، سنسورهای خلاء)
• سنسورهای نور: برای اندازه‌گیری شدت نور (مانند سنسورهای فوتوالکتریک، سنسورهای نور محیط)
• سنسورهای صدا: برای اندازه‌گیری شدت صدا (مانند میکروفون‌ها)
• سنسورهای رطوبت: برای اندازه‌گیری رطوبت (مانند رطوبت‌سنج‌ها)
• سنسورهای حرکت: برای تشخیص حرکت (مانند سنسورهای PIR، سنسورهای اولتراسونیک)
• سنسورهای مجاورت: برای تشخیص نزدیکی اجسام (مانند سنسورهای القایی، سنسورهای خازنی)
• سنسورهای شیمیایی: برای تشخیص و اندازه‌گیری غلظت مواد شیمیایی (مانند سنسورهای گاز، سنسورهای pH)

کاربردهای سنسورها

سنسورها در صنایع مختلف و زندگی روزمره کاربردهای گسترده‌ای دارند، از جمله:

• صنعت: در خطوط تولید، برای کنترل کیفیت، تشخیص عیوب، اندازه‌گیری پارامترهای فرآیند و …
• خودرو: در سیستم‌های ترمز ABS، کیسه‌های هوا، سیستم‌های کنترل پایداری و …
• پزشکی: در دستگاه‌های پزشکی، برای اندازه‌گیری علائم حیاتی، تشخیص بیماری‌ها و …
• کشاورزی: برای آبیاری هوشمند، کنترل دما و رطوبت گلخانه‌ها و …
• الکترونیک: در تلفن‌های همراه، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها و سایر دستگاه‌های هوشمند
• ساختمان: در سیستم‌های اعلام حریق، سیستم‌های امنیتی و …

انتخاب سنسور مناسب

انتخاب سنسور مناسب برای هر کاربرد، به عوامل مختلفی از جمله نوع کمیت مورد اندازه‌گیری، دقت مورد نیاز، محدوده اندازه‌گیری، شرایط محیطی، نوع خروجی سیگنال و … بستگی دارد.

مزایای استفاده از سنسورها

• افزایش دقت و سرعت: سنسورها می‌توانند اندازه‌گیری‌ها را با دقت و سرعت بیشتری نسبت به روش‌های دستی انجام دهند.
• کاهش خطا: استفاده از سنسورها می‌تواند خطاهای انسانی در اندازه‌گیری‌ها را کاهش دهد.
• خودکارسازی: سنسورها می‌توانند در سیستم‌های خودکار و کنترل اتوماتیک مورد استفاده قرار گیرند.
• ایمنی: استفاده از سنسورها می‌تواند در برخی موارد ایمنی محیط کار را افزایش دهد.

در نتیجه، سنسورها نقش بسیار مهمی در دنیای امروز ایفا می‌کنند و به بهبود کیفیت زندگی انسان‌ها و پیشرفت صنایع مختلف کمک می‌کنند.