Cod proiect: PN-III-P2-2.1-PED-2021-2088

Nr contractului: 674PED

PNCDI III - Programul 2, Subprogramul 2.1 – Competitivitate prin cercetare, dezvoltare şi inovare – Proiect experimental demonstrativ (PED) - PN-III-P2-2.1-PED-2021-2088

Perioada contractului: 30/06/2022- 20/06/2024

Bugetul proiectului: 598.795,00 RON

Titlul proiectului: Dezvoltarea unui modul dual telescop pentru detectia turbulentelor in aer clar - DETECT

Director de proiect: Dr. Fiz. Livio Belegante

Scurta descriere

Una dintre nevoile tehnologice de interes pentru companiile aeriene este dezvoltarea unor sisteme fiablie ce pot detecta fenomenele de turbulenta ia aer clar ce apar la altitudini inalte in timpul curselor avioanelor comerciale – in special trans-atlantice. Prezentul proiect este axat pe dezvoltarea a doua module experimentale pentru detectia turbulentelor in aer clar intalnite in cadrul curselor de linie ale avioanelor comerciale. Principiul aflat la baza detectiei turbulentelor este efectul amplificarii rediatiei retro-imprastiate iar tehnologia dezvoltata va fi de un interes real atat pentru companiile aeriene cat si pentru agentii economici ce doresc comercializarea solutiilor de acest tip.

Obiectivul proiectului
Dezvoltarea unui prototip functional capabil sa detecteze evenimente turbulente in atmosfera libera atat de la sol cat si in timpul zborului.

 

Rezultatele estimate

1. Documentatie referitoare la efectul de retroamplificare
2. Proiect elemente optice, elemente optomecanice si electronica detectie folosit in constructia prototipului.
3. Raport asupra constructiei si asamblarii prototipului folosit la detectia CAT
4. Raport asupra alinierii prototipului folosit la detectia CAT
5. Raport asupra dezvoltarii modulelor de achizitie
6. Raport asupra implementarii modulelor de procesare si teste pentru validarea operarii
7. Prototip functional pentru detectia evenimentelor CAT
8. Raport asupra transferului de know-how in sectorul privat

Raportare Decembrie 2022

Rezumat: Aceasta etapa contribuie la realizare obiectivului proiectului prin contributii la atingerea rezultatelor R1. Documentatie referitoare la efectul de retroamplificare. R2. Proiect elemente optice, elemente optomecanice si electronica detectie folosit in constructia prototipului. R3. Raport asupra constructiei si asamblarii prototipului folosit la detectia CAT.

In cadrul etapei a fost dezvoltat proiectul general al sistemului DETECT. Acesta include evaluari teoretice cu privire la radiatia de fond si simulari radiometrice, studiul turbulentelor troposferice si documentare cu privire la efectul de retroimprastiere folosit la detectia fenomenelor turbulente in troposfera libera. Au fost realizate simulari pentru optimizarea configuratiei optice prin calculul campului de vedere necesar pentru detectia in zona de jos a troposferei. Au fost realizate simulari ale factorului de suprapunere geometric (in continuare numit overlap) si au fost realizate simulari optice ale intregului modul de receptie. Proiectarea prototipului a cuprins dezvoltarea conceptului pentru sistemul DETECT, a fost realizata proiectarea unitatii de separare a radiatiei inpreuna cu proiectarea telescopului si au fost realizate teste cu privire la modul de operare al instrumentului  in conditii de laborator si conditii exterioare extreme.

In cadrul acestei etape a proiectului au fost desfasurate toate activitatile propuse (Activitatea 1.1 Documentatie referitoare la efectul de retroamplificare; 1.2 Simulari pentru optimizarea configuratiei optice; 1.3 Simulari radiometrice (raport semnal-zgomot, dimensionari); 1.4 Proiectarea prototipului) si au fost atinse toate rezultate estimate: R1. Documentatie referitoare la efectul de retroamplificare. R2. Proiect elemente optice, elemente optomecanice si electronica detectie folosit in constructia prototipului. R3. Raport asupra constructiei si asamblarii prototipului folosit la detectia CAT.

Prototip DETECT 2022

Raportare Decembrie 2023

In cadrul acestei etapei au fost testate si realizate elementele optomecanice necesare constructiei prototipului DETECT. Acesta etapa include evaluarea solutiilor tehnice existente si alegerea solutiei optime atat din punct de vedere functional cat si din punctul de vedere al costurilor asociate. Totodata, etapa a inclus optimizarea configuratiei optice si testarea noilor solutii atat din punct de vedere optic cat si din punct de vedere opto-mecanic. Conform prospectiilor pietei, a fost necesara modificarea blocului de detectie prin inlocuirea telescoapelor bazate pe doua oglinzi (Cassegrain) cu telescoape tip obiectiv (refractor). Au fost realizate simulari suplimentare pentru optimizarea noilor configuratii optice prin calculul campului de vedere necesar pentru detectia in zona de jos a troposferei. Au fost realizate o serie de noi simulari ale factorului de suprapunere geometric (in continuare numit overlap) si au fost realizate simulari optice ale intregului modul de receptie. Pe baza noilor configutatii si simulari, au fost realizate primele elemente optomecanice de test si au fost achizitionate elementele necesare constructiei prototipului.

In cadrul acestei etape a proiectului au fost desfasurate toate activitatile propuse:

2.1.1. Constructia si asamblarea elementelor optomecanice si electronice.

2.1.2. Alegerea celor mai bune elemente pentru constructie si asamblare.

2.2.1. Achizitia elementelor optomecanice si a laserului.

2.4.1. Alinierea optica a modulelor.

2.3.1. Asamblarea celor doua module.

Activitatile realizate în cadrul acestei faze includ testarea si realizarea elementele optomecanice necesare constructiei prototipului DETECT. Acesta etapa a inclus evaluarea solutiilor tehnice existente si alegerea solutiei optime atat din punct de vedere functional cat si din punctul de vedere al costurilor asociate. Au fost realizate trei studii in urma carora au fost elaborate rapoarte legate de constructia optomecanica a prototipului, alinierea si alegerea/testarea modulelor de achizitie:

R1. Raport asupra constructiei si asamblarii prototipului folosit la detectia CAT.

R2. Raport asupra alinierii prototipului folosit la detectia CAT.

R3. Raport asupra dezvoltarii modulelor de achizitie

In forma finala, telescopul folosit pentru colectarea radiatiei este echipat cu o lentila de 50 mm si un camp de vedere intre 1.5 mrad si 3 mrad. In prima configuratie detectia sistemului va include un modul cu doua telescoape.

 

Despre Prototip

Modul de detectie: Telescop - Configuratia curenta:

Configuratia curenta folosita pentru prototipul DETECT este bazata pe un design simplificat ce include o lentila acromatica principala (50mm Dia. x 150mm EFL, UV-VIS Coated, Near UV Achromatic Lens) si o lentila acromatica secundara (12.5mm Dia. x 30mm EFL, UV-VIS Coated, Near UV Achromatic Lens). Pentru corectarea unghiului de incidenta (in cazul aplicatiilor ce includ radiatie colectata din camp apropiat: 200-1500 m) a fost folosit un modul corector (Eye piece) alcatuit din doua lentile colectoare (LA4236-UV - f = 125.0 mm, Ø1" UV Fused Silica Plano-Convex Lens, AR Coating: 245-400 nm) si doua lentile colimatoare (LA4130-UV - f = 40.0 mm, Ø1/2" UV Fused Silica Plano-Convex Lens, AR Coating: 245-400 nm)

 

Configuratie finala telescop DETECT 2023

 

In noua configuratie, prototipul asamblat al proiectului DETECT are in componenta doua module de receptie (cu telescop de 1.5 mrad si respectiv 3 mrad) si un singur modul de emisie pozitionat simetric intre cele doua telescoape. Diferenta fata de varianta precedenta este data de tipul modulului de colectare a radiatiei – in configuratia curenta modulul fiind compus din doua telescoape pe baza de lentile de diametru 50 mm.

Distanta intre axele modulelor de receptie a fost redusa la 150 mm pentru a putea reduce cat mai mult altitudinea de overlap a prototipului. Axa de emisie este pozitionata la 75 mm fata de axele de receptie. Modulele de receptie sunt pozitionate pe o platforma rigida, putand fi aliniate independent fata de axa de emisie. Totodata, axa de emisie are posibilitatea alinierii independente.

Modul Emisie/Receptie prototip Detect 2023

Unitatea de separare a radiatiei: Cubul principal 2023

Modul de detectie Detect 2023