Projetos de Pesquisa

Projeto de Pesquisa: Desenvolvimento de Sensores Ópticos

Linha da Pesquisa: Dispositivos e Sistemas Ópticos Aplicados

Os sensores a fibra são dispositivos para monitorar grandezas físicas e apresentam algumas vantagens em comparação com os sensores eletrônicos convencionais. Entre estas, podem ser citadas a facilidade de integração com diversas estruturas em razão de suas configurações físicas possuírem características tais como reduzido peso e tamanho. Além disso, por serem baseados em fibras ópticas (materiais dielétricos), estes não conduzem corrente elétrica e podem operar em ambientes adversos tais como em temperaturas extremas ou em ambientes corrosivos. Outras características dos sensores a fibras ópticas são a imunidade a ondas eletromagnéticas na faixa de radiofrequências, alta sensibilidade, capacidade de multiplexação facilitando a formação de rede de sensores e sensibilidade a tensão, pressão, temperatura, entre outros. Nesse contexto, o objetivo deste Projeto de Pesquisa é o desenvolvimento de sensores a fibra óptica de sílica e polimérica, assim como óptica do espaço livre, dentre os quais podemos citar: sensores a FBG (Fibre Bragg Gratting) e LPG (Long Period Gratting), sensores interferométricos e sensores baseados em efeitos não-lineares.

Docentes Envolvidos:

Andrés Pablo Lopez-Barbero

Hypolito José Kalinowski

Vinicius Nunes Henrique Silva

Maria Aparecida Gonçalves Martinez

Maria Thereza Miranda Rocco Giraldi

Paulo Acioly Marques dos Santos

Ricardo Marques Ribeiro

Projeto de Pesquisa: Sistemas e Dispositivos Fotônicos Aplicados a Telecomunicações e Telemetria

Linha da Pesquisa: Dispositivos e Sistemas Ópticos Aplicados

O desenvolvimento do LASER e da fibra óptica no século XX foram os principais responsáveis pelo aumento das pesquisas em componentes ópticos e pela quebra de paradigma nas telecomunicações. Atualmente, mais de 90% do tráfego de internet é suportado por cabos ópticos submarinos interligando e aproximando continentes. Esse projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de dispositivos e sistemas fotônicos aplicados às telecomunicações e à telemetria de sensores. Mais especificadamente, podemos citar o desenvolvimento de sistemas e componentes ópticos para redes de longa e curta distância, de alta capacidade baseado em fibras de sílica e poliméricas, em tecnologia de óptica integrada com ênfase em materiais nanoestruturados e grafeno, sistemas de Rádio sobre Fibra, sistema opto-acústicos, rede de acesso e redes sensores.

Docentes Envolvidos:

Andrés Pablo Lopez-Barbero

Hypolito José Kalinowski

Ricardo Marques Ribeiro

Vinicius Nunes Henrique Silva

Maria Thereza Rocco Giraldi

Maria Aparecida Gonçalves Martinez

 Maurício Henrique Costa Dias

Projeto de Pesquisa: Processamento de Sinais Aplicado à Instrumentação

Linha de Pesquisa: Instrumentação Científica e Tecnológica

  Frequentemente, sinais obtidos por dispositivos de instrumentação ou coleta de dados devem passar por um processamento que permita a extração de informações de alto nível. Este projeto de pesquisa pretende elaborar estratégias de processamento de sinais capazes de inferir parâmetros ou informações capazes de potencializar o impacto de técnicas de instrumentação, bem como aplicá-las em um contexto de estímulo à aprendizagem em ciências e engenharias (STEM) através da comparação de métodos ou dispositivos de ensino. As principais aplicações deste projeto estão nas áreas de acústica, neurociência da linguagem, visão computacional e ensino de engenharia. No caso do monitoramento acústico em ambientes adversos - por exemplo, com ruído de alta energia - é necessário o concurso de técnicas de processamento digital de sinais que atenuem o ruído. Entre tais técnicas, cumpre ressaltar: subtração espectral, separação cega de fontes, conformação de feixe (beamforming) e filtragem adaptativa (tanto a linear quanto a não linear). Outro exemplo ocorre na identificação e extração de características em sinais biológicos, imersos em ruídos diversos, que são fundamentais para auxiliar na resposta de questões experimentais em diversas áreas do conhecimento, bem como na construção de instrumentos de interface homem-máquina. Além destas, técnicas de visão computacional permitem controlar de modo robusto o posicionamento de câmeras de monitoramento ou o rastreamento de objetos ou pessoas. No mesmo diapasão, o processamento digital de sinais pode ser aplicado como ferramenta para avaliação de técnicas de ensino e autoavaliações. Desta forma, este projeto de pesquisa possui características multidisciplinares e visa a elaboração e aperfeiçoamento de métodos pré-existentes, bem como contempla eventuais impactos no ensino de engenharia.

Docentes Envolvidos:

Ana Lucia Ferreira de Barros

Diego Barreto Haddad

Geraldo Roberto Carvalho Cernicchiaro

Gilvan Augusto Alves

Milena Faria Pinto

Felipe da Rocha Henriques

Amaro Azevedo de Lima

Projeto de Pesquisa: Caracterização física e eletroquímica de materiais e desenvolvimento de sensores, detectores e técnicas de medidas

Linha de Pesquisa: Instrumentação Científica e Tecnológica

Um dos aspectos fundamentais para o monitoramento, aquisição e controle de processos é a qualidade da informação. Nesse contexto, o objetivo deste Projeto de Pesquisa é a caracterização física e eletroquímica de materiais, bem como o desenvolvimento de dispositivos sensores, detectores, espectroscopia de Fourier no infravermelho - FTIR, e técnicas de mensuração, permitindo expandir e aprofundar o espectro e a precisão de medidas de grandezas físicas, que são determinantes para o desenvolvimento tecnológico. Faz parte do escopo deste projeto, por exemplo, o estudo da evolução de amostras de gelos sob irradiação em uma faixa larga de energia, que se estende de keV a GeV, contemplando os efeitos físico-químicos induzidos tanto pelo vento solar quanto pelos raios cósmicos pesados. Outro foco de atuação é dedicado a processos de sintetização e caracterizações física e eletroquímica dos materiais, tais como supercapacitores e células solares orgânicas. Também faz parte do presente escopo o estudo, o desenvolvimento e a aplicação de técnicas de medidas de campos eletromagnéticos nas bandas frequenciais correspondentes à radiação não ionizante, para diferentes demandas tecnológicas, tais como: caracterização da resposta de canal de radiopropagação, avaliação de compatibilidade eletromagnética de dispositivos e sistemas, determinação de propriedades eletromagnéticas de materiais, dentre outras. Este projeto também contempla o desenvolvimento de sistemas de controle e monitoração de detectores de partículas.

Docentes Envolvidos:

Ana Lucia Ferreira de Barros

Doina Mariana Banea

Dante Ferreira Franceschini Filho

Paulo Acioly Marques dos Santos

TOTAL DE FINANCIAMENTO NA QUADRIENAL POR PROJETO DE PESQUISA:

Projetos relacionados a linha de pesquisa:  Dispositivos e Sistemas Ópticos Aplicados

1- Projeto de Pesquisa: Desenvolvimento de Sensores Ópticos

Este projeto visa o desenvolvimento de sensores ópticos inovadores, baseados em fibra de sílica e polímeros, bem como em sistemas de óptica de espaço livre. O estudo contempla uma variedade de tecnologias, incluindo sensores baseados em grades de Bragg em fibra (FBG), grades de período longo (LPG), sensores interferométricos e dispositivos que exploram efeitos ópticos não lineares. Esses sensores ampliam suas aplicações em diversas áreas tecnológicas, como telecomunicações, monitoramento ambiental e redes inteligentes, totalizando cerca de R$ 1.791.000,00.

2- Projeto de Pesquisa: Sistemas e Dispositivos Fotônicos Aplicados a Telecomunicações e Telemetria

Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de sistemas e componentes ópticos voltados para redes de longa e curta distância de alta capacidade, utilizando fibra óptica de sílica e polimérica. A pesquisa abrange também a tecnologia de óptica integrada, com ênfase em materiais nanoestruturados e grafeno, e inovações em sistemas de Rádio sobre Fibra, sistemas opto-acústicos, redes de acesso e redes de sensores. O objetivo final é ampliar a aplicação dessas tecnologias em diversos setores, proporcionando avanços significativos na infraestrutura de telecomunicações e telemetria. Os projetos abaixo totalizam cerca de R$ 473.000,00.

Projetos relacionados a linha de pesquisa:  Instrumentação Científica e Tecnológica

1- Projeto de Pesquisa: Caracterização Física e Eletroquímica de Materiais e Desenvolvimento de Sensores, Detectores e Técnicas de Medidas

O grupo de pesquisa tem avançado significativamente no estudo e desenvolvimento de nanomateriais funcionais, com foco na geração e armazenamento de energia, além de aplicações em sensores eletroquímicos. Estes projetos buscam a qualidade da informação que é essencial para o monitoramento, aquisição e controle de processos. Este projeto de pesquisa tem como objetivo a caracterização física e eletroquímica de materiais e o desenvolvimento de sensores, detectores e técnicas de mensuração, aprimorando a precisão e o espectro de medidas de grandezas físicas essenciais para o avanço tecnológico. Alguns projetos aprovados no quadriênio, evidenciando a relevância científica e tecnológica da pesquisa, garantindo financiamento substancial para a execução das atividades. Entre os projetos contemplados, totalizando mais de R$ 2.782.784,00.

2- Projeto de Pesquisa: Processamento de Sinais Aplicado à Instrumentação.

Pesquisadores do PPGIO tiveram expressiva captação de recursos e aprovação de projetos em instituições nacionais e internacionais, consolidando sua atuação na área de processamento de sinais aplicado à instrumentação. Este projeto tem um caráter multidisciplinar, combinando o aprimoramento de métodos preexistentes com aplicações inovadoras, tanto na pesquisa científica quanto no ensino de engenharia. Este projeto busca desenvolver estratégias avançadas para inferir parâmetros e otimizar técnicas de instrumentação, além de explorar aplicações no ensino de ciências e engenharias (STEM) por meio da comparação de métodos e dispositivos didáticos. No cenário nacional, aprovação em diversos editais da FAPERJ, totalizando mais de R$ 498.430,89,