vypsaná témata doktorského studijního programu

VYPSANÁ TÉMATA DOKTORSKÉHO STUDIJNÍHO PROGRAMU
ELEKTROTECHNIKA A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE 2016/17,
OBOR TEORETICKÁ ELEKTROTECHNIKA
ANALÝZA DIFÚZNĚ VÁŽENÝCH MAGNETOREZONANČ NÍCH OBRAZŮ
ŠKOLITEL: MARCOŇ PETR, ING., PH.D.
Problematika disertační
práce bude zaměřena na
výzkum a rozvoj metod pro
měření
a
zpracování
difuzně
vážených
obrazových dat získaných
magnetorezonančním
tomografem. Na základě
rešerše současných metod zpracování obrazů vážených difuzním tenzorem budou zvoleny a aplikovány vhodné
metody pro zobrazení patologických a zdravých tkání v reálných obrazech. Budou zvoleny vhodné metody pro
segmentaci patologických oblastí v difuzně vážených obrazech a bude navržena metoda nebo více metod pro
analýzu obrazových dat získaných ve spolupráci s FN Bohunice.
DETEKCE MATERIÁLŮ S VYUŽITÍM PRINCIPU NUKLEÁRNÍ KVAD RUPÓLOVÉ REZONANCE
ŠKOLITEL: STEINBAUER MILOSLAV, DOC. ING., PH.D.
Disertační práce je zaměřena na
vývoj technik pro detekci různých
materiálů (zejména na bázi N a Cl) s
využitím nukleární kvadrupólové
resonance. V současné době se tato
metoda jeví jako velmi perspektivní
pro oblast detekce a klasifikace
výbušnin, léků a drog. Problematika
buzení jader a následného snímání
signálu rezonujících jader s možností
přelaďování je složitou úlohou jak z
pohledu nároků na signálovou cestu,
tak z hlediska konstrukce budícího
obvodu. Vzhledem k malé úrovni signálu rezonujících jader a krátkým relaxacím je nutné vyřešit celou řadu
technických problémů. Problematika je do značné míry mezioborová.
EXPERIMENTÁLNÍ VÝZKU M MĚŘICÍCH METOD PRO NQR SPEKTROGRAFII
ŠKOLITEL: STEINBAUER MILOSLAV, DOC. ING., PH.D.
Cílem práce je výzkum metod
zlepšení
vlastností
experimentálního
NQR
pracoviště pro spektroskopii
látek v rozsahu 0,5 až 10 MHz.
Půjde o nalezení vhodných
měřicích metod pro vyloučení
falešných signálů a zvýšení
citlivost
spektrometru
a
opakovatelnosti
měření.
Výsledkem by měl být také návrh
a realizace úprav obvodového
řešení spektrometru pro ověření
účinnosti navržených metod.
EXPERIMENTÁLNÍ VÝZKU M VYSOKOFREKVENČNÍCH REZONÁTORŮ PRO MRI
ŠKOLITEL: NEŠPOR DUŠAN, ING., PH.D.
Cílem disertační práce je teoretický a experimentální
výzkum vysokofrekvenčních rezonátorů v kombinaci s
fantomy, které budou modelovat objekty, měřené
pomocí MRI. Jednou z hlavních oblastí výzkumu bude
schopnost dodání maximální energie do fantomu za
současného
dodržení
uspokojivé
homogenity
magnetické složky elektromagnetického pole. K
vyšetřování parametrů soustav rezonátorů a fantomů
bude využito numerické modelování v kombinaci s
experimentálním měřením v reaktivní oblasti soustav a
experimentální měření v NMR systému. Sledované
parametry rezonátorů budou především rezonanční
kmitočet, činitel jakosti, homogenita magnetické složky
elektromagnetického pole a absorbovaná energie ve
fantomu. Získané poznatky budou mít dopad pro
využití v MRI pro zlepšení parametrů obrazů.
MAPOVÁNÍ ELEKTRICKÉ VODIVOSTI MATERIÁLŮ POMOCÍ
IMPEDANČNÍ TOMOGRAFIE
ŠKOLITEL: DĚDKOVÁ JARMILA, PROF. ING., CSC.
Elektrické vlastnosti materiálů je možné získat pomocí různých variant
algoritmů impedanční tomografie. Vstupními daty jsou naměřená data U-I
(voltage-current) nebo B-I (magnetic field - current). Práce je zaměřena na
zjištění citlivosti algoritmů rekonstrukce na vstupní data stanovená různými
měřicími po stupy. Cílem práce je nalézt a experimentálně ověřit stabilní a
časově nenáročný algoritmus s ohledem na požadovanou přesnost.
METODY DETEKCE A IDE NTIFIKACE SIGNÁLU ČÁ STEČNÉHO VÝBOJE V PÁ SMU UKV
ŠKOLITEL: DREXLER PETR, DOC. ING., PH.D.
Jedním
z
klíčových
problémů
spolehlivosti
výkonových
vysokonapěťových transformátorů je
existence částečných výbojů v jejich
olejové náplni. Radiofrekvenční metody
mohou poskytnout účinný nástroj pro
sledování aktivity částečných výbojů.
Pro jejich úspěšné nasazení je stěžejní
možnost detekce elektromagnetického
signálu v pásmu UKV vyzařovaného
výbojem. Tento signál má relativně
nízkou úroveň a jeho výskyt je
doprovázen silným impulzním rušením z
jiných výbojových dějů. Na druhou
stranu signál disponuje specifickými
časovými a kmitočtovými relacemi,
které mohou umožnit jeho spolehlivou
detekci a vyhodnocení. Téma je zaměřeno na výzkum nového přístupu k detekci elektromagnetických signálů
vyzařovaných částečnými výboji, který bude využívat jejich časových a kmitočtových specifik. Cílem práce je
prohloubit stav poznání v problematice spolehlivé detekce a identifikace aktivity částečného výboje a zvýšení
spolehlivosti provozu výkonových vysokonapěťových transformátorů.
MODELOVÁNÍ A EXPERIM ENTY S LADĚNÝMI NANO -STRUKTURAMI A REZONÁ TORY V OBLASTI
STOVEK THZ
ŠKOLITEL: FIALA PAVEL, PROF. ING., PH.D.
Jednou z aktuálních oblastí výzkumu jsou práce na
sofistikovaných nano-strukturách. Práce je zaměřena
do oblasti návrhu, modelování a experimentů s
laděnými nanostrukturami v oblasti 10-500THz. Jsou
zde tři cílei. První zaměření je z oboru numerického
modelování struktur. Na základě reálných vlastností
nanomateriálů vytvořit numerický model a
analyzovat strukturu. Druhá oblast je zaměřena na
návrh metod a metodik ověření výsledků pomocí
experimentů, měření a ověření předpokladů
očekávaných z teoretického modelu. Modelováním
metodou konečných prvků, konečných objemů
(například v programu ANSYS, ANSOFT, MAXWELL
atd.) se navrhne model chování dynamiky hmoty.
Třetí oblast výzkumu je zaměřena do oboru
technologie. V tomto zaměření se očekává výzkum
technologií pro realizaci navržených struktur a jejich realizovatelnost v experimentální části tématu. Výsledky
budou sloužit pro výzkum speciálních laděných periodických struktur. Témata lze řešit odděleně, není podmínkou
všechna pro jednoho uchazeče. Téma je součástí vypsaného grantu CZ.
NÍZKOÚROVŇOVÁ MAGNETICKÁ MĚŘENÍ PRO VYHO DNOCENÍM VLIVU ZMĚN EMAG POLE NA
LIDSKÝ ORGANISMU
ŠKOLITEL: FIALA PAVEL, PROF. ING., PH.D.
Téma se zabývá dvěma klíčovými oblastmi. První je
zaměřena na pokračování výzkumu uceleného systému
měřicích metod a metrologie pro nízkoúrovňová
magnetická měření s respektem silně rušeného okolního
prostředí v úzkém frekvenčním pásmu- 0-30Hz. Je
vhodné se zaměřit na metody dosahujících výsledky S/Š
<0.05 a rekonstrukci signálu. S navrženými metodami se
provádí vyhodnocení malých změn magnetických polí.
Druhá oblast navazuje na výzkum biologických změn
chování člověka a celkově lidského organismu, jeho vlastnostmi a reakcí na změny magnetického pole. Jako
nástroje se používají postupy jak deterministické, tak stochastické, s nejnovějším matematickým aparátem a
nedestruktivními měřicími metodami.
NUMERICKÉ MODELOVÁNÍ A ANALÝZA SUSCEPTIBILITY
ŠKOLITEL: MARCOŇ PETR, ING., PH.D.
Problematika disertační práce bude zaměřena na numerické modelování a
analýzu magnetického pole deformovaného magnetickou susceptibilitou
různých materiálů. Východiskem řešení bude rešerše současných metod pro
měření magnetické susceptibility a disertabilní část se zaměří na numerické
modelování a měření magnetické susceptibility na MR tomografu. Cílem
disertační práce bude rozšíření současné metody pro měření magnetické
susceptibility magneticky nekompatibilních materiálů (nevytvářejících MR
signál). Takto rozšířená metoda bude ověřena numerickým modelem a také
reálným
měřením
a
zpracováním
vzorků
makroskopicky
neferomagnetických materiálů v MR tomografu.
NUMERICKÉ MODELY S RESPEKTOVÁNÍM VNITŘNÍ STRUKTURY HMOTY
ŠKOLITEL: FIALA PAVEL, PROF. ING., PH.D.
Práce je zaměřena na teoretické odvození
numerických modelů založených na kvantově
H
mechanických modelech hmoty a v
e
kombinaci
se
stochastickým,
jak
deterministickým tak nedeterministickým
přístupem určení neurčitosti formulovat pro
obyčejné diferenciální rovnice jednoduchý
C
numerický model nanoelementární části
systému, periodického systému. Navazuje na
výzkum modifikací takto vytovřeného
modelu na bázi numerické metody konečných prvků, konečných objemů, hraničních prvků pro statické i
dynamické modely formulované pomocí parciálních diferenciálních rovnic. Cílem práce je navrhnout numerický
model jako velmi silný nástroj pro analýzu a popis vlastností jak periodické tak neperiodické struktury a její
geometrie na atomární a subatomární úrovni, verifikace na jednoduchém ověřitelném příkladu, zkoumat
parametry takto vzniklého numerického modelu a porovnat s požadavky kladenými na modely určené pro
dynamiku elektrického výboje a vyhodnotit zadané parametry. Téma je součástí vypsaného grantu CZ.
1
12
6
1
-
NUMERICKÉ MODELY STO CHASTICKÝCH ÚLOH
ŠKOLITEL: FIALA PAVEL, PROF. ING., PH.D.
V procesu modelování se vyskytují neřešené
problémy
v
oblasti
rozsáhlých
mnohaparametrických úloh s explicitním popisem
minima parametrů. V numerickém modelování
existují přístupy řešení takovým modelů. Při
vhodném formulování a sestavení metody se stávají
výkonnými nástroji při vědeckém přístupu k řešení
základního i aplikovaného výzkumu. Cílem
doktorského studia je popsat a formulovat přístupy
řešení rozsáhlých periodických systémů s mírou
neperiodicity, na experimentech ověřit vlastnosti
modelů. Cíleně provést testování na modelech nanomateriálových modelů, například na strukturách grafenu,
povrchových atomárních vrstev s aplikací plazmatu. Téma je součástí vypsaného grantu CZ.
OPTIMÁLNÍ NÁVRH SYSTÉMŮ A ŘÍDICÍCH JEDNO TEK TLAKOVÁNÍ KABIN LETADEL
ŠKOLITEL: MIKULKA JAN, DOC. ING., PH.D.
Téma disertační práce bude zaměřeno na optimalizaci systémů
a řídicích jednotek tlakování kabin letadel na základě reálných
požadavků leteckého průmyslu. Důraz bude kladen na
související aspekty výzkumu a vývoje: a) ověření kvality
zpracování hardwarovými testy (PBA, vlastní jednotka, testy vlivu okolního prostředí), b) bezpečnost návrhu (FTA,
analýza a řešení hazardních stavů). Práce bude řešena v úzké spolupráci s firmou Honeywell International, s.r.o.
OPTOVLÁKNOVÉ SENZORY PRO ANALÝZU BIOLOGIC KÝCH STRUKTUR
ŠKOLITEL: DREXLER PETR, DOC. ING., PH.D.
Aplikace optovláknových senzorů
pro
detekci
a
identifikaci
biologických
struktur
(DNA,
proteinů i samotných buněk) je
vysoce aktuální a rozvíjející se
problematikou. S výhodou je
používáno evanescentní interakce
vláknem vedeného světla s okolním
prostředím,
což
umožňuje
výhodnou konstrukci senzorů se
snadnou aplikovatelností. Využívá
se také spektroskopických technik
pro
identifikaci
biologických
struktur. Velmi zajímavou je dále
možnost využití techniky CRDS
(Cavity- Enhanced Ring Down
Spectroscopy), která umožňuje dosáhnout vysoké citlivosti při analýze biologických preparátů. Cílem práce je
výzkum metod spojení výše uvedených přístupů, což otevře nové možnosti realizace senzorů s novými a
unikátními vlastnostmi.
POKROČILÉ METODY ANA LÝZY SIGNÁLU PRO LOK ALIZACI ČÁSTEČNÝCH VÝBOJŮ
ŠKOLITEL: DREXLER PETR, DOC. ING., PH.D.
Zásadním faktorem pro spolehlivost
blokových elektrárenských transformátorů je
existence částečných výbojů v jejich olejové
náplni. Moderní radiofrekvenční metody
mohou poskytnout účinný nástroj pro
sledování aktivity částečných výbojů. Jejich
rozvoj je v poslední době umožněn
dostupností moderní přístrojové techniky,
která umožňuje akvizici signálů s šířkou
pásma jednotek GHz. Rovněž úroveň
výpočetní techniky umožňuje provádět
zpracování a vyhodnocení signálu s vysokým
vzorkovacím kmitočtem v oblasti jednotek až
desítek GSa/s a lokalizace jeho zdroje v reálném čase. Pro úspěšné nasazení radiofrekvenčních metod detekce a
lokalizace je třeba provádět zpracování signálu získaného z UKV detektorů s využitím pokročilých přístupů. Cílem
je detekovat výskyt signálu odpovídajícího částečnému výboji a spolehlivě určit jeho časové parametry, které jsou
důležité pro následnou prostorovou lokalizaci výboje. Práce prohloubí stav poznání v problematice
vyhodnocování signálu částečného výboje a lokalizace jeho zdroje, což povede ke zvýšení spolehlivosti provozu
výkonových elektrárenských transformátorů.
POKROČILÉ METODY ZPR ACOVÁNÍ OBRAZŮ
ŠKOLITEL: MIKULKA JAN, DOC. ING., PH.D.
Problematika disertační práce bude zaměřena na výzkum moderních
metod pro analýzu nejen magnetorezonančních obrazových dat
algoritmy založenými na řešení parciálních diferenciálních rovnic (PDR,
např. Level-set, Perona-Malik apod.). Rozvoj metod bude vycházet z
pokročilých metod numerického řešení PDR. Řešení PDR bude vycházet
z možností hybridizace algoritmů a prvků stochastických přístupů.
Disertační práce bude navazovat na spolupráci s Fakultní nemocnicí v
Brně Bohunicích.
RYCHLÁ REKONSTRUKCE OBRAZŮ ELEKTRICKÉ IM PEDANČNÍ TOMOGRAFIE
ŠKOLITEL: MIKULKA JAN, DOC. ING., PH.D.
Cílem disertační práce bude rešerše
současného
stavu
v
inverzních
metodách řešení problému elektrické
impedanční tomografie, v algoritmech
využívajících regularizační techniky
(Tichonova regularizace, metoda totální
variace). Důraz bude kladen na
paralelizaci výpočetních algoritmů a
jejich distribuci do grafické karty.
Součástí
disertační
práce
bude
experimentální ověření implementace algoritmů zpracováním měřených dat na reálném vzorku.
STUDIUM ROZLOŽENÍ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN V REAKTIVNÍ OBLAST I REZONANČNÍCH
SOUSTAV
ŠKOLITEL: NEŠPOR DUŠAN, ING., PH.D.
Cílem disertační práce je teoretický a experimentální výzkum
subvlnových uměle vytvářených kovově-dielektrických prvků a jejich
soustav tvořených planárními rezonančními strukturami pro účely
ukládání informace prostřednictvím odezvy v kmitočtové oblasti. K
vyšetřování parametrů soustav bude využito numerické modelování v
kombinaci s experimentálním měřením. Z jejich rezonančního
kmitočtu, činitele jakosti a efektivní odrazné plochy budou odvozeny
limity pro hustotu uložitelné informace. Získané poznatky budou mít
dopad pro využití v budoucích bezdrátových bezpečnostních a
senzorových systémech pracujících od radiových kmitočtů až po
infračervenou oblast.
TEORIE NELINEÁRNÍ AK USTIKY VE SPOJENÍ S NEHOMOGENNÍMI LOKÁLNĚ PERIODICKÝMI
STRUKTURAMI
ŠKOLITEL: MIKULKA JAN, DOC. ING., PH.D.
Nelineární akustika je relativně moderní výzkumnou disciplínou. Zabývá se
šířením akustických vln v nelineárním prostředí, modelováním parametrického
akustického pole a souvisejícími aplikacemi. Jedním z problémů, které je
potřeba v současné době řešit je analytický popis nelineárního prostředí,
případně jeho numerické modelování. Dalším směrem v této oblasti je návrh
nehomogenních lokálně periodických struktur, pomocí kterých jsme schopni
zacílit akustické vlny do svazku, vytvářet nelineární prvky je např. akustická
dioda apod. Aplikačním odvětvím této výzkumné oblasti pak může být např.
bezkontaktní testování materiálů. V rámci disertační práce se bude student
věnovat popisu a analýze amplitudově modulovaných akustických vln
konečných amplitud a analýze parametricky buzených akustických polí. Cílem
práce je dále prohloubení stavu poznání v problematice nelineárních
akustických interakcí v tekutinách s využitím nehomogenních periodických
struktur, metod zpracování vstupních signálu a modulace nosných vln.