Search
prof. dr hab. inż. Janusz Smulko
Employment
- Head of Department at Department of Metrology and Optoelectronics
- Professor at Department of Metrology and Optoelectronics
Research fields
Publications
Filters
total: 187
Catalog Publications
Year 2013
-
A measurement system for nonlinear surface spectroscopy with an atomic force microscope during corrosion process monitoring
PublicationIn addition to traditional imaging the surface, atomic force microscopy (AFM) enables wide variety of additional measurements. One of them is higher harmonic imaging. In tapping mode the nonlinear contact between tip and specimen results in higher frequency vibrations. More information available from the higher harmonics analysis proves to be helpful for more detailed imaging. Such visualization is espe-cially useful for heterogeneous...
Year 2022
-
A review of design approaches for the implementation of low-frequency noise measurement systems
PublicationElectronic noise has its roots in the fundamental physical interactions between matter and charged particles, carrying information about the phenomena that occur at the microscopic level. Therefore, Low-Frequency Noise Measurements (LFNM) are a well-established technique for the characterization of electron devices and materials and, compared to other techniques, they offer the advantage of being non-destructive and of providing...
-
Analysis of exhaled breath for dengue disease detection by low-cost electronic nose system
PublicationThis paper presents a procedure and a set-up of an electronic nose system analyzing exhaled breath to detect the patients suffering from dengue – a mosquito-borne tropical disease. Low-power resistive gas sensors (MiCS-6814, TGS8100) were used to detect volatile organic compounds (VOCs) in the exhaled breath. The end-tidal phase of patients exhaled breath was collected with a BioVOCTM breath sampler. Two strategies were assessed...
-
Clinical studies of detecting COVID-19 from exhaled breath with electronic nose
PublicationThe COVID‑19 pandemic has attracted numerous research studies because of its impact on society and the economy. The pandemic has led to progress in the development of diagnostic methods, utilizing the polymerase chain reaction (PCR) as the gold standard for coronavirus SARS‑CoV‑2 detection. Numerous tests can be used at home within 15 min or so but of with lower accuracy than PCR. There is still a need for point‑of‑care tests available...
-
Combined chemoresistive and in situ FTIR spectroscopy study of nanoporous NiO films for light-activated nitrogen dioxide and acetone gas sensing
PublicationThe chemoresistive sensor response of nanoporous NiO films prepared by advanced gas deposition was investigated by combined resistivity and in situ FTIR spectroscopy, with and without simultaneous light illumination, to detect NO2 and acetone gases. The sensitivity towards NO2 increased dramatically under UV irradiation employing 275 nm light. Improved sensitivity was observed at an elevated temperature of 150 °C. In situ FTIR...
Year 2019
-
A Simplified Method of Trend Removal to Determine Noise Observed During a Supercapacitor’s Discharging
PublicationIn this paper, new method of trend removal is proposed. This is a simplified method based on Empirical Mode Decomposition (EMD). The method was applied for voltage time series observed during supercapacitor discharging process. It assured the determination of an additive noise component after subtracting the identified trend component. We analyzed voltage time series observed between the terminals of the supercapacitor when discharged...
-
Effects of mechanical stress on electrical arameters and noise of supercapacitors
PublicationResults of noise and electrical parameters measurements of prototype electrochemical double layer capacitors (EDLC) are reported at the presence of selected mechanical stress. This issue is of great importance due to future applications in wearable technology. The measurement results are compared, and we may conclude than flicker noise is more sensitive to any stress than other considered electrical parameters.
Year 2011
-
Acoustic emission for detecting deterioration of capacitors under aging
PublicationW pracy przedstawiono wyniki pomiarów kondensatorów foliowych poddanych przyśpieszonemu procesowi starzenia na ramie trwałości. Stwierdzono, że w niektórych typach kondensatorów foliowych istnieje związek między intensywnością sygnału emisji akustycznej mierzonego w kondensatorach po ich wytworzeniu oraz rezystancji izolacji mierzonej po procesie ich starzenia.
-
Detection of illicit chemicals by portable Raman spectrometer
PublicationThe Raman spectrometers can be built as the portable devices and can be used in various places to detect illicit chemicals. This method has become popular due to deficiency of other fast methods that could be applied against terrorist attacks or could help police at their work. The conception of a portable Raman spectrometer has been presented. The description enclosures presentation of the prepared device and its possible applications...
-
Detekcja gazów za pomocą zjawisk fluktuacyjnych w rezystancyjnych czujnikach gazów
PublicationOpracowanie przedstawia problemy wykrywania gazów oraz substancji zapachowych, realizowanych za pomocą układów z czujnikami gazów. Opisano zasady działania tych czujników oraz stosowane układy detekcji. Przedstawiono metodę wykrywania gazów za pomocą analizy zjawisk fluktuacyjnych obserwowanych w rezystancyjnych czujnikach gazów. Proponowaną metodę zastosowano, wykorzystując czujniki dostępne na rynku oraz konstrukcje prototypowe....
-
Diagnostics of zno varistors by means of nondestructive testing
PublicationStandard industrial testing of high-voltage varistors for surge arresters demands application of high voltages and intensive currents. Nondestructive methods for varistor quality and endurance evaluation have been proposed and described. They rely on the application of resonant ultrasound spectroscopy, electro-ultrasonic spectroscopy, noise measurement and nonlinearity testing at voltages lower than continuous operating range....
Year 2008
-
Advanced Agent Identification With Fluctuation-Enhanced Sensing
PublicationPraca przedstawia wyniki szeregu zaawansowanych algorytmów przetwarzania sygnałów losowych obserwowanych w sensorach gazu typu Taguchi Gas Sensors. Stwierdzono, że proponowane metody pozwalają wykrywać bardziej efektywnie obecność wielu różnych gazów. W celu detekcji zastosowano głównie funkcje spektrum i bispektrum.
-
Diagnostics of high-voltage varistor quality using resonant ultrasound spectroscopy
PublicationResonant spectroscopy is an effective nondestructive testing method focused on defects detection in tested objects. Resonance spectrum contains an information about the mechanical properties and particularly about the structural homogeneity of the whole object. A swept frequency method has been used to measure the selected resonant frequencies range. The system for measurement of resonant ultrasound spectroscopy of high-voltage...
-
Dwa zastosowania procesorów sygnałowych w układach przetwarzania i akwizycji danych
PublicationW ciągu ostatnich kilku lat nastąpił skokowy wzrost liczby aplikacji stosujących mikrokontrolery i mikroprocesory w układach pomiarowych. Ten wzrost dotyczy także zastosowań procesorów sygnałowych, pozwalających na wstępne przetwarzanie rejestrowanych danych w czasie rzeczywistym. Możliwość wstępnego przetwarzania istotnie ogranicza liczbę przechowywanych lub przesyłanych do nadrzędnego komputera parametrów w stosunku do liczby...
Year 2020
-
Advanced operating methods
PublicationSelected operating methods of resistive gas sensors were presented. The methods utilize flicker noise (1/f noise), which gives additional information about ambient gas when compared with the recorded changes of DC resistance only. Methods of flicker noise measurements were outlined. Recently developed prototype gas sensors comprising golden nanoparticle functionalized with organic ligands can generate intense flicker noise induced...
-
Ammonia Gas Sensors: Comparison of Solid-State and Optical Methods
PublicationHigh precision and fast measurement of gas concentrations is important for both understanding and monitoring various phenomena, from industrial and environmental to medical and scientific applications. This article deals with the recent progress in ammonia detection using in-situ solid-state and optical methods. Due to the continuous progress in material engineering and optoelectronic technologies, these methods are among the most...
-
Analysis of Vibration and Acoustic Signals for Noncontact Measurement of Engine Rotation Speed
PublicationThe non-contact measurement of engine speed can be realized by analyzing engine vibration frequency. However, the vibration signal is distorted by harmonics and noise in the measurement. This paper presents a novel method for the measurement of engine rotation speed by using the cross-correlation of vibration and acoustic signals. This method can enhance the same frequency components in engine vibration and acoustic signal. After...
-
Assessment of Electronic Sensing Techniques for the Rapid Identification of Alveolar Echinococcosis through Exhaled Breath Analysis
PublicationHere we present a proof-of-concept study showing the potential of a chemical gas sensors system to identify the patients with alveolar echinococcosis disease through exhaled breath analysis. The sensors system employed comprised an array of three commercial gas sensors and a custom gas sensor based on WO3 nanowires doped with gold nanoparticles, optimized for the measurement of common breath volatile organic compounds. The measurement...
-
Comparability of Raman Spectroscopic Configurations: A Large Scale Cross-Laboratory Study
PublicationThe variable configuration of Raman spectroscopic platforms is one of the major obstacles in establishing Raman spectroscopy as a valuable physicochemical method within real-world scenarios such as clinical diagnostics. For such real world applications like diagnostic classification, the models should ideally be usable to predict data from different setups. Whether it is done by training a rugged model with data from many setups...
Year 2010
-
Algorithms of chemicals detection using raman spectra
PublicationRaman spectrometers are devices which enable fast and non-contact identification of examined chemicals. These devices utilize the Raman phenomenon to identify unknown and often illicit chemicals (e.g. drugs, explosives)without the necessity of their preparation. Now, Raman devices can be portable and therefore can be more widely used to improve security at public places. Unfortunately, Raman spectra measurements is a challenge...
-
Algorytmy wykrywania substancji chemicznych na podstawie pomiarów widm Ramana
PublicationRejestracja widma promieniowania rozproszonego nieelastycznie podczas zjawiska Ramana, które jest charakterystyczne dla badanej substancji, pozwala na jej identyfikację. W pracy zostały przedstawione przykładowe widma Ramana substancji chemicznych. Następnie opisano błędy podczas pomiarów widm Ramana, powodujące ograniczenia możliwości identyfikacji substancji chemicznych lub ich mieszanin. Szczegółowo przedstawiono możliwości...
-
Algorytmy wykrywania substancji chemicznych na podstawie pomiarów widm Ramana
PublicationRejestracja widma promieniowania rozproszonego nieelastycznie podczas zjawiska Ramana, które jest charakterystyczne dla badanej substancji, pozwala jej identyfikację. W pracy zostaną opisane błędy wyznaczania widm Ramana, powodujące ograniczenia możliwości identyfikacji substancji chemicznych lub ich mieszanin. Szczegółowo zostaną przedstawione możliwości redukcji błędów pomiarowych przez zastosowanie procedur usuwania tła oraz...
-
Badanie emisji akustycznej kondensatorów foliowych przy napięciowym pobudzeniu impulsowym
PublicationOpisano metodę oceny jakości foliowych kondensatorów przeciwzakłóceniowych za pomocą badania ich drgań w zakresie ultradźwięków pod wpływem impulsowego sygnału pobudzającego. Indukowane drgania są źródłem informacji o jakości zastosowanej w kondensatorze zwijki folii oraz wykonanych kontaktach. Przedstawiono układ impulsowej polaryzacji kondensatora oraz system do pomiaru sygnału ultradźwiękowego. Uzyskane wyniki pomiarów dla grupy...
-
Bezprzewodowa sieć sterująca urządzeniami domowymi w standardzie ZigBee
PublicationW pracy scharakteryzowano właściwości standardu ZigBee. Przedstawiono także inne, konkurencyjne technologie w zakresie budowy systemów bezprzewodowych sieci sensorowych oraz opisano dostępne na rynku, gotowe rozwiązania sieci sterujących urządzeniami domowymi i przemysłowymi. Przybliżono przykłady zastosowania sieci w standardzie ZigBee do zarządzania przepływem energii elektrycznej. Następnie opisano realizację sieci bezprzewodowej...
-
Budowa i oprogramowanie przenośnego spektrometru ramana
PublicationW pracy przedstawiono budowę oraz zasadę działania przenośnego spektrometru Ramana, przygotowywanego w Katedrze Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechniki Gdańskiej. Opisano format plików *.SPC, który jest wykorzystywany przez oprogramowanie sterujące budowanym spektrometrem oraz stosowany przez większość komercyjnych aplikacji przeznaczonych do analizy widm Ramana. Przedstawiono podstawowe metody parametryzacji rejestrowanych...
-
BUDOWA I OPROGRAMOWANIE PRZENOŚNEGO SPEKTROMETRU RAMANA
PublicationW pracy przedstawiono budowę oraz zasadę działania przenośnego spektrometru Ramana, przygotowywanego w Katedrze Optoelektroniki i Systemów Elektronicznych Politechniki Gdańskiej. Opisano format plików *.SPC, który jest wykorzystywany przez oprogramowanie sterujące budowanym spektrometrem oraz stosowany przez większość komercyjnych aplikacji przeznaczonych do analizy widm Ramana. Przedstawiono podstawowe metody parametryzacji rejestrowanych...
-
Detekcja gazów za pomocą rezystancyjnych czujników gazów
PublicationRezystancyjne czujniki gazu są obecnie najpopularniejszymi czujnikami różnych gazów na rynku. Metoda pomiaru polega na obserwacji zmian rezystancji, które zależą od zmian stężenia badanego gazu w atmosferze. Wadą tych czujników jest mała selektywność na różne gazy wywołujące jednakową zmianę ich rezystancji. W oracy przedstawiono zasadę działania i budowę tcyh czujników. Przybliżono metodę zwiększającą selektywności i czułości...
-
Diagnostics of high-voltage varistors by acoustic emission
PublicationWarystory, szeroko stosowane w ogranicznikach przepięć, powinny być testowane na końcowym etapie ich wytwarzania. Stosowane metody testowania wymagają użycia wysokich napięć i prądów o dużych natężeniach, co jest nidogodne, destrukcyjne i wymaga poboru relatywnie dużych pocy. W artykule zaproponowano zastosowanie analizy sygnału emisji akustycznej do predykcji jakości struktury warystora. Opisano system przygotowany do tej aplikacji,...
Year 2021
-
An Instantaneous Engine Speed Estimation Method Using Multiple Matching Synchrosqueezing Transform
PublicationInstantaneous rotational speed measurement of the engine is crucial in routine inspection and maintenance of an automobile engine. Since the contact measurement of rotational speed is not always available, the vibration measurement has been used for noncontact rotational speed estimation methods. Unfortunately, the accuracy of the noncontact estimation methods by analyzing engine vibration frequency is not satisfactory due to the...
-
Assessment of Fuel Cells’ State of Health by Low-Frequency Noise Measurements
PublicationWe proposed applying low-frequency (flicker) noise in proton-exchange membrane fuel cells under selected loads to assess their state of health. The measurement set-up comprised a precise data acquisition board and was able to record the DC voltage and its random component at the output. The set-up estimated the voltage noise power spectral density at frequencies up to a few hundred mHz. We observed the evolution of the electrical...
-
Design of Intelligent Low-Voltage Load Switch for Remote Control System in Smart Grid
PublicationCurrent low-voltage load switches do not support remote disconnect/connect and real-time monitoring of a disconnect/connect state. Addressing to these issues, this paper presents a low-voltage load switch for a smart remote control system, which uses a one-chip microcontroller board and a DC step motor drive mechanism and provides the feedback on the switch status also. Arrears disconnect and full-pay connect control is implemented...
Year 2015
-
Analysis of an Attenuator Artifact in an Experimental Attack by Gunn–Allison–Abbott Against the Kirchhoff-Law–Johnson-Noise (KLJN) Secure Key Exchange System
PublicationA recent paper by Gunn–Allison–Abbott (GAA) [L. J. Gunn et al., Scientific Reports 4 (2014) 6461] argued that the Kirchhoff-law–Johnson-noise (KLJN) secure key exchange system could experience a severe information leak. Here we refute their results and demonstrate that GAA’s arguments ensue from a serious design flaw in their system. Specifically, an attenuator broke the single Kirchhoff-loop into two coupled loops, which is an...
-
Analytical fluctuation enhanced sensing by resistive gas sensors
PublicationResistance fluctuations across polarised resistive gas sensors were studied in detail to evaluate sensor working conditions for detecting methane and ammonia at various concentrations. The 1/f noise component typically dominates other noise sources up to a few kHz and can be utilised to improve gas selectivity when compared with measurements of the sensor DC resistance. The Arrhenius plot was created and the activation energy for...
-
Computational complexity and length of recorded data for fluctuation enhanced sensing method in resistive gas sensors
PublicationThis paper considers complexity and accuracy of data processing for gas detection using resistance fluctuation data observed in resistance gas sensors. A few selected methods were considered (Principal Component Analysis – PCA, Support Vector Machine – SVM). Functions like power spectral density or histogram were used to create input data vector for these algorithms from the observed resistance fluctuations. The presented considerations...
-
Critical Remarks on Landauer’s principle of erasure– dissipation: Including notes on Maxwell demons and Szilard engines
PublicationWe briefly address Landauer’s Principle and some related issues in thermal demons. We show that an error-free Turing computer works in the zero-entropy limit, which proves Landauer’s derivation incorrect. To have a physical logic gate, memory or information-engine, a few essential components necessary for the operation of these devices are often neglected, such as various aspects of control, damping and the fluctuation–dissipation...
-
Determination Of Gas Mixture Components Using Fluctuation Enhanced Sensing And The LS-SVM Regression Algorithm
PublicationThis paper analyses the effectiveness of determining gas concentrations by using a prototype WO3 resistive gas sensor together with fluctuation enhanced sensing. We have earlier demonstrated that this method can determine the composition of a gas mixture by using only a single sensor. In the present study, we apply Least-Squares Support-Vector-Machine-based (LS-SVM-based) nonlinear regression to determine the gas concentration...
Year 2016
-
ANALYSIS OF EFFECTIVENESS AND COMPUTATIONAL COMPLEXITY OF TREND REMOVAL METHODS
PublicationThe paper presents a method of processing measurement data due to remove slowly varying component of the trend occurring in the recorded waveforms. Comparison of computational complexity and trend removal efficiency between some commonly used methods is presented. The impact of these procedures on probability distribution and power spectral density is shown. Effectiveness and computational complexity of these methods depend essentially...
-
Anti-theft lab security system based on RFID
PublicationThe aim of the project is to design and create an electronic system, which can be used to protect laboratory equipment against theft. The main task of the system is to warn a person responsible for the facilities about any attempts made to steal equipment from a laboratory. In a case of an alarm situation, the system emits a sound signal. The concept of the anti-theft security system based on RFID was developed on the basis of...
-
Detection of gaseous compounds with different techniques
PublicationSensing technology has been developed for detection of gases in some environmental, industrial, medical, and scientific applications. The main tasks of these works is to enhance performance of gas sensors taking into account their different applicability and scenarios of operation. This paper presents the descriptions, comparison and recent progress in some existing gas sensing technologies. Detailed introduction to optical sensing...
Year 2014
-
Anatomy of noise in quantitative biological Raman spectroscopy
PublicationRaman spectroscopy is a fundamental form of molecular spectroscopy that is widely used to investigate structures and properties of molecules using their vibrational transitions. It relies on inelastic scattering of monochromatic laser light irradiating the specimen. After appropriate filtering the scattered light is dispersed onto a detector to determine the shift from the excitation wavelength, which appears in the form of...
-
AUTOMATED SYSTEM FOR FLUCTUATION ENHANCED GAS SENSING
PublicationResistance gas sensors exhibit random phenomena (resistance noise) which can be utilized to improve gas sensitivity and selectivity. That new emerging technique has to be investigated to recognize optimal parameters for gas detection. It means that a measurement system has to have ability of numerous parameters adjustment (e.g., sampling frequency, heater voltage, polarization current, voltage noise amplification). That fact induced...
-
Detection of Denatonium Benzoate (Bitrex) Remnants in Noncommercial Alcoholic Beverages by Raman Spectroscopy
PublicationIllegal alcoholic beverages are often introduced into market using cheap technical alcohol, which is contaminated by denatonium benzoate (Bitrex) of very small concentration. Bitrex is the most bitter chemical compound and has to be removed before alcohol consumption. The home-made methods utilize sodium hypochlorite to disintegrate particles of denatonium benzoate in alcohol and to remove bitter taste before trading. In this experimental...
Year 2003
-
Application of nonlinearity measures to chemical sensor signals
PublicationSzumy rezystancji sensorów gazu zawierają istotną informację, która może być przedstawiona nie tylko przez ich gęstość widmową mocy. Analiza tych szumów za pomocą różnych miar nieliniowości może prowadzić do znacznego wzrostu selektywności i czułości czujników gazu. Stwierdzono, że dla dostępnych na rynku czujników gazu zastosowanie funkcji bispektrum dostarcza dodatkowej informacji, potrzebnej do detekcji różnych gazów. Analizując...
Year 2018
-
APPLICATION OF STATISTICAL FEATURES AND MULTILAYER NEURAL NETWORK TO AUTOMATIC DIAGNOSIS OF ARRHYTHMIA BY ECG SIGNALS
PublicationAbnormal electrical activity of heart can produce a cardiac arrhythmia. The electrocardiogram (ECG) is a non-invasive technique which is used as a diagnostic tool for cardiac diseases. Non-stationarity and irregu- larity of heartbeat signal imposes many difficulties to clinicians (e.g., in the case of myocardial infarction arrhythmia). Fortunately, signal processing algorithms can expose hidden information within ECG signal contaminated...
Year 2017
-
Assessment of Supercapacitor’s Quality by Means of Low Frequency Noise
PublicationLow frequency noise is a well-known tool for quality and reliability assessment of electronic devices. This phenomenon is observed in different electrochemical devices as well (e.g., smart windows, electrochemical corrosion processes). Thus, we can assume that the same tool can be used to asses quality of supercapacitors. Their quality is usually determined only by capacitance and/or equivalent series resistance (ESR), or impedance....
-
Corrosion process monitoring by AFM higher harmonic imaging
PublicationThe atomic force microscope (AFM) was invented in 1986 as an alternative to the scanning tunnelling microscope, which cannot be used in studies of non-conductive materials. Today the AFM is a powerful, versatile and fundamental tool for visualizing and studying the morphology of material surfaces. Moreover, additional information for some materials can be recovered by analysing the AFM's higher cantilever modes when the cantilever...
Year 2009
-
Classification of high-voltage varistors into groups of differentiated quality
PublicationThe research was aimed on defining a factor of quality for high-voltage varistors using Non-Destructive Testing (NDT) techniques, which could be applied during the production testing. The newly proposed parameter Q determined on the basis of the lowest resonant frequency fr measured within the preselected frequency range was taken into account. The parameter Q was defined for ZnO structures after firing, without metallized contacts....
Year 2005
-
Correlation between destruction of the metal surface caused by pitting corrosion and intensity of the observed electrochemical noise.
PublicationPrzedstawiono wyniki badań korelacji między intensywnością szumów elektrochemicznych obserwowanych podczas występowania procesów korozji wżerowej a zmianami obserwowanymi na powierzchni metalu.Badania przeprowadzono dla elektrod metalowych o powierzchni eksponowanej na środowisko korozyjne poniżej 1 mm2. Do wykrywania uszkodzeń powierzchni wykorzystano oprogramowanie MatLab, wykrywające uszkodzenia powierzchni metalu w formie okręgów...
-
Detecting harmful gases using fluctuation-enhanced sensing with Taguchi sensors
PublicationTechniki sensorowe powinny być nie tylko wszechstronne ale także poprawiać dostarczaną informację.Artykuł przedstawia nowe podejście do analizy sygnałów obserwowanych podczas wykrywania gazów. Wykorzystuje się całe pasmo częstotliwości obserwowanych fluktuacji rezystancji sensora, w przecwieństwie do klasycznego podejścia wykorzystującego tylko obserwacje zmian rezystancji stałoprądowej. Nowe podej[cie pozwala zredukować liczbę...
Year 2002
-
Detection of random transients caused by pitting corrosion
PublicationProces korozyjny może być badany za pomocą techniki szumu elektrochemicznego. Szum obserwowany jest jako fluktuacje prądowe i napięciowe w trójelektrodowym układzie pomiarowym. W celu stwierdzenia obecności korozji wżerowej wykonana została detekcja charakterystycznych sygnałów. Opracowany został algorytm oparty na analizie lokalnych zmian w spektrogramie rejestru prądowego. Spektrogram uzyskany został za pomocą krótkoczasowej...
seen 6605 times