Kierownik: prof. dr hab. Wojciech SKIERUCHA
Zespół: dr Andrzej Wilczek, dr Agnieszka Szypłowska, dr Marcin Kafarski
Prace badawcze koncentrować się będą na:
a) badaniach jakości owoców pestkowych na podstawie ich właściwości elektrycznych, szczególnie w szerokopasmowym zakresie częstotliwości 20 Hz – 20 GHz przy wykorzystaniu technik pomiarowych spektroskopii dielektrycznej,
Kontynuowane będą pomiary właściwości dielektrycznych owoców pestkowych, zapoczątkowane w roku 2015, gdy wykonano pomiary jabłek (odmiana Jonagold Dekosta) w okresie klimakteryjnym. Celem badań jest wyznaczenia wskaźników dielektrycznych dojrzałości owoców w czasie ich przechowywania oraz wskaźników dielektrycznych optymalnego terminu zbioru owoców. W badaniach dielektrycznych wykorzystywane będzie specjalnie w tym celu zbudowane sondy dielektryczne i stanowisko pomiarowe (Rys. 1), a parametry dielektryczne owoców, takie jak: konduktywność elektryczna dla niskich częstotliwości, wartości częstotliwości odpowiadających dyspersji spowodowanej efektami międzyfazowymi Maxwella-Wagnera, wodą związaną oraz wodą swobodną, wartości części rzeczywistej i urojonej zmierzonej zespolonej przenikalności elektrycznej dla częstotliwości ISM (industrial-scientific-medical), tangens kąta stratności, będą korelowane z jakościowymi parametrami fizyko-chemicznymi badanych owoców, tzn. jędrnością, zawartością skrobi, zawartością ekstraktu (soluble solids content). Planuje się zbadanie kilku odmian jabłek i gruszek w okresie bezpośrednio przed i po zbiorze oraz w początkowym okresie przechowywania.
b) prowadzeniu prac rozwojowych nad nowymi rozwiązaniami aparaturowymi i programowymi systemów monitoringu wilgotności, zasolenia i temperatury.
Ciągły rozwój, miniaturyzacja, zwiększanie funkcjonalności i niezawodności, powszechność oraz dostępność narzędzi elektronicznych i informatycznych stwarzają możliwość ich wykorzystania w systemach monitoringu parametrów fizycznych i chemicznych środowiska glebowego. Bazując na wcześniej opracowanych i skomercjalizowanych przez IA PAN systemach pomiarowych wykorzystujących technikę TDR, opracowana zostanie zintegrowana sonda profilowa wilgotności, temperatury i zasolenia gleby (Rys. 2). W sondzie tej wykorzystane zostanie rozwiązanie z krajowego zgłoszenia patentowego (P.414096 z dn. 21.09.2015 r.). Przedstawiona sonda umożliwi nie tylko pomiar trzech wielkości fizycznych na określonych głębokościach gleby, ale również dynamikę zmian tych wielkości. Planuje się wykorzystanie w sondzie profilowej najnowszych osiągnięć z dziedziny Internetu Rzeczy (IoT – internet of things), tzn. łączności bezprzewodowej do łączenia wielu sond w system monitoringu oraz jego kontrolę poprzez serwer internetowy, ekonomiczne zasilanie bateryjne, komunikację z sondami za pośrednictwem aplikacji mobilnej. Przy opracowaniu sondy wykorzystana będzie cyfrowa technika symulacji FEM, tzn. analizowane będą parametry odbiciowe i transmisyjne impulsów elektromagnetycznych w zakresie częstotliwości radiowych i mikrofalowych (10 MHz – 20 GHz) linii transmisyjnych na powierzchni sondy profilowej. Zastosowanie symulacji cyfrowych FEM dla czujników o zróżnicowanej konstrukcji mechanicznej, znacznie ułatwia analizę rozkładu pola elektromagnetycznego w materiale zawartym w objętości mierzonej czujnika. W odróżnieniu do cyfrowych symulacji, uzyskanie opisu analitycznego rozkładu pola elektromagnetycznego jest bardzo skomplikowane, a dla złożonych konstrukcji czujników czasami niemożliwe.
Rys. 1. Elementy stanowiska pomiarowego do wyznaczania właściwości dielektrycznych owoców pestkowych: (A) – stosowane sondy dielektryczne typu open-ended (OE) oraz antenna-open-ended (OE-A) własnej konstrukcji, (B) - wymiary stosowanych sond dielektrycznych w mm, (C) – stanowisko do pomiarów dielektrycznych.
Rys. 2. Projekt zintegrowanej sondy profilowej wilgotności, temperatury i zasolenia gleby (HF – high frequency, ICs - integrated circuits).
