Contamination sensor for an optical window

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Jorge André Pinto de
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/83689
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores
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spelling Contamination sensor for an optical windowEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado em Engenharia Eletrónica Industrial e ComputadoresThe weather condition and its effect on the road surface are a factor with a significant impact on driving and driving safety. For this reason, Bosch regards the Road Condition Sensor (RCS) as one of the essential sensors to enable the advent of autonomous driving. The target of this sensor is to detect the presence of water in the road, its state (liquid, in the form of ice or snow) and its thickness. The sensor recognizes the road surface conditions by illuminating the ground with lasers of different wavelengths and analyzing the reflected light intensity. Due to the sensor’s position (near the ground), one of the biggest threats is getting damaged or contaminated with debris and other elements. To overcome this risk and protect the delicate sensor’s hardware, a protection window is needed to make a barrier between the RCS and external elements. In this dissertation, a solution to reduce and monitor the protection window contamination is proposed. To reduce contamination, a coating with repellent properties was selected. To monitor the contamination present in the window, a sensor that allows the detection of contaminants was developed and tested. It is based on light propagation through different materials. The contamination detection sensor explores the internal reflection principle and identifies the contaminants according to the intensity of light lost or kept inside the window. Throughout the dissertation, some optical effects and properties were measured. In order to characterize the spectral properties of the coatings and contaminants, an optical setup involving an Optical Spectrum Analyzer was implemented. With the use of a lock-in amplifier, losses by scattering were measured. The contamination detection sensor has been tested with different coatings and, with one of them (the one with the more repelling capability), the sensor can identify the presence of residues such as water and diesel.As condições climáticas e o seu efeito no piso são um fator com impacto significativo na condução de um veículo e na sua segurança. Por este motivo, a Bosch considera o Road Condition Sensor (RCS) como um dos sensores essenciais para permitir o advento de condução autónoma. O objetivo deste sensor é detetar a presença de água no solo, o seu estado, isto é, líquido, sob a forma de gelo ou neve, e a sua espessura. O sensor reconhece as condições da superfície do piso iluminando a mesma com lasers de diferentes comprimentos de onda e analisando a intensidade de luz refletida. Devido à posição do sensor (próximo ao solo), uma das maiores ameaças é ser danificado ou contaminado com detritos e outros elementos. Para controlar esse risco e proteger o delicado hardware do sensor, uma janela de proteção é necessária para fazer uma barreira entre o RCS e os elementos externos. Nesta dissertação, uma solução para reduzir e monitorizar a contaminação da janela de proteção é proposta. De maneira reduzir a contaminação, um revestimento com propriedades repelentes foi selecionado. Para verificar a contaminação presente na janela, um sensor que permite a deteção de contaminantes foi desenvolvido e testado. É baseado na propagação da luz por diferentes materiais. O sensor de deteção de contaminação explora o princípio de reflexão interna e identifica os contaminantes de acordo com a intensidade da luz perdida ou mantida dentro da janela. Ao longo da dissertação, alguns efeitos óticos e propriedades foram medidos. A fim de caracterizar as propriedades espectrais dos revestimentos e contaminantes, um setup ótico envolvendo um Optical Spectrum Analyzer foi implementado. Com o uso de um lock-in amplifier, as perdas por scattering foram medidas. O sensor de deteção de contaminação foi testado com diferentes revestimentos e, com um deles (aquele com maior capacidade de repulsão de contaminantes), o sensor pode identificar a presença de resíduos tal como água e diesel.This work is supported by: European Structural and Investment Funds in the FEDER component, through the Operational Competitiveness and Internationalization Programme (COMPETE 2020) [Project nº 037902; Funding Reference: POCI-01-0247-FEDER-037902]Cabral, JorgeUniversidade do MinhoOliveira, Jorge André Pinto de20212021-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/83689eng203247892info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T12:29:44Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/83689Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:24:47.152263Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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