Již více než 10 let se věnujeme vývoji speciální elektroniky pro částicové detektory ionizujícího záření a obecně pro fyzikální experimenty. Našimi hlavními partnery jsou UTEF ČVUT a Evropská organizace pro jaderný výzkum (CERN, Švýcarsko).

Těžištěm naší práce je vývoj readout systémů (systém pro vyčítání a zpracování dat) pro detektory třídy MEDIPIX vyvinuté v CERNu. Tyto zařízení pak poskytují informace o pozici, energii a času záchytu jednotlivých detekovaných částic (alfa částice, elektrony, fotony, protony...). Systémy vyvinuté v našich laboratořích (a především náš klíčový produkt Katherine) jsou využívané v mnoha výzkumných organizacích ve světě – INFN (Itálie), University of Geneva (Švýcarsko), ČVUT, The University of Manchester (Velká Británie), Brookhaven National Laboratory (USA), Friedrich-Alexander-Universität (Německo), Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA; Francie) atd.

Též se zabýváváme vývojem elektroniky pro rozsáhle experimentální infrastruktury, naši pracovníci a studenti tak za sebou mají již několik instalací zařízení v urychlovači LHC či v experimentu ATLAS (LHC). Téměř ve všech projektech řešíme problematiku týkající se přesného měření času (rozlišení v řádu ps), protože tento prvek je pro experimentální fyziku zásadní. Naši studenti (a to především doktorandi) se zapojují do činnosti výzkumných týmů a získávají tak cenné zkušenosti na mezinárodních projektech a vyzkouší si fungovaní v mezinárodních výzkumných týmech.

Již více než 15 let se věnujeme výzkumu a vývoji v oblasti materiálů a technologií pro jejich zpracování. Aktuálně řešíme jako jediní na ZČU excelentní projekt základního výzkumu GA ČR EXPRO zaměřený na vylepšení vlastností současných špičkových slitin, který se nám podařilo získat společně s Ústavem fyziky materiálů Akademie věd České republiky. Mezi další řešené projekty patří např. průmyslově orientované projekty výzkumu a vývoje tepelného zpracování v energeticky úsporných pecích pro tvarovou stálost ložiskových komponent, technologického procesu vytvrzování brusných kotoučů v energeticky účinných pecích, automatizovaného mobilního systému svařování drážních kolejnic pro opravy malého a středního rozsahu nebo nástrojů pro přesné zápustkové kování slitin barevných kovů. Výsledky těchto projektů jsou jak publikačního charakteru v prestižních impaktovaných časopisech a na renomovaných konferencích, tak aplikovaného zaměření jako např. řada českých a amerických patentů. Za všechny je možné zmínit jeden nedávno udělený americký patent s názvem Method of Manufacturing Hybrid Parts Consisting of Metallic and Non-metallic Materials at High Temperature. Zahraniční spolupráce je orientována na řadu zemí a institucí, kupříkladu německou Chemnitz University of Technology nebo Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology.

Satelity VZLUSAT-1 a VZLUSAT-2 vznikly pod vedením Výzkumného a leteckého ústavu v Praze za široké spolupráce řady českých průmyslových partnerů a univerzit. Tyto satelity testují nové technologie, zejména v oblasti detektorů ionizujícího záření a nových kompozitních radiačně stínících materiálů. Pro oba satelity fungujeme jako mateřská pozemní stanice, která zajišťuje jejich řízení a stahování dat. Pro satelit VZLUSAT-1 jsme vyvíjeli i optickou spoušť pro aktivací rentgenového teleskopu s optikou na principu račího oka. Celý projekt satelitu VZLUSAT-1 byl oceněn podvýborem Poslanecké sněmovny parlamentu České republiky za přínos pro letectví a kosmonautiku. Od roku 2022 zahájil činnost satelit VZLUSAT-2, který kromě fotografií ve vysokém rozlišení poskytuje také vědecky hodnotná měření záblesků gama záření do nadnárodní katalogizace pod vedením NASA.

Ve spolupráci s ČVUT v Praze a Pensylvánskou státní univerzitou jsme se podíleli na experimentu pozorování mlhoviny Vela v rentgenové oblasti záření pomocí krátkého suborbitálního letu sondážní rakety Black Brant IX, poskytované NASA americkým univerzitám. Naším úkolem byla příprava kamerového systému ve viditelném spektru, který by potvrdil správnou orientaci českého rentgenového teleskopu vůči cílové mlhovině zaměřením pozice okolních viditelných hvězd. Použitá průmyslová kamera vyžadovala vývoj speciálního algoritmu pro pořizování sekvence snímků a jejich následné zpracování pro zajištění dostatečné citlivosti k detekci slabých hvězd v okolí mlhoviny Vela. V rámci tohoto letu jsme si mohli zároveň otestovat i některé systémy pro náš připravovaný univerzitní satelit PilsenCUBE, zejména elektronické gyroskopy a infračervenou termo kameru.

Pro testy elektronických systémů satelitu PilsenCUBE jsme si vyvinuly vlastní jednoduchou balónovou sondu PilsenCUBE-Strato se záznamovým zařízením na bázi jednodeskových počítačů Raspberry. Sonda musela být lehká, tepelně izolující a odolat relativně vysoké dopadové rychlosti při přistávání na malém padáku. Jako ideální konstrukční řešení se ukázala kombinace 3D tisku a extrudovaného polystyrenu. Se sondou jsme podnikli lety na stratosférickém balónu v polské Toruni a ve slovenských Malých Bielicích. Získali jsme fantastické fotografie z kamery pro satelit PilsenCUBE z výšky asi 24 km nad zemí a potvrdili jsme si funkčnost infračervených maticových termo kamer Melexis jako detektoru horizontu Země pro orientační systém satelitu, který by nebylo možné jinak otestovat na Zemi pod hustými vrstvami atmosféry. 

Od roku 2010 jsme na FEL ZČU začali vlastními silami budovat komunikační stanici, která by nám umožnila navazovat obousměrné datové spojení s malými satelity (CubeSaty) na nízkých oběžných drahách Země. Existence této stanice byla také důvodem, proč Výzkumný a zkušební letecký ústav v Praze s námi navázal spolupráci na jejich satelitech VZLUSAT. Stanice od počátku prošla mnoha inovacemi a dnes poskytuje plně automatizovaný souběh operování satelitů VZLUSAT- 1 (od roku 2017) a VZLUSAT-2 (od roku 2022). Příležitostně také poskytujeme součinnost i jiným satelitům a jejich týmům, pokud se s jejich misí ocitnou v situaci vyžadující podporu jiných stanic. Naše stanice je plně automatizována, umožňuje ale zároveň ruční operování satelitů VZLUSAT přes zabezpečený vzdálený přístup odkudkoliv na světě.

Na Fakultě elektrotechnické vyvíjíme kompletní řešení (mechanické, napájecí, komunikační, řídicí, stabilizační a senzorové systémy) malého satelitu standardu CubeSat a v posledních letech jsme navázali spolupráci s městem Plzeň a Správou informačních technologií (SIT Plzeň), abychom do tohoto univerzitního projektu zapojili i studenty středních škol. Všechny kriticky důležité systémy řešíme jako radiačně zodolněné a tolerantní proti radiací způsobeným jednorázovým událostem. Pro satelit jsme vymysleli unikátní napájecí zdroj s vysokou bezpečností a autonomií, kombinující akumulátory a superkapacitory. Vyvíjíme do něj rovněž vlastní rádia (v pásmu 437 MHz a 2400 MHz), mikroprocesorový systém a nové zjednodušené metody výroby některých prvků (stabilizační cívky, solární panely) nebo principy určení prostorové orientace (kombinace IR, UV a Vis fotodiod, maticové infra kamery). Středoškolští studenti připravují v rámci Hackathonů celou řadu zajímavých experimentů, které budou v satelitu vyzkoušeny.

V oblasti elektromagnetické kompatibility jsme schopni nabídnout poradenství během vývoje elektronických zařízení a provádět předcertifikační měření rušivých emisí a testování odolnosti zařízení. V případě požadavku certifikačních měření máme k dispozici naši akreditovanou zkušební laboratoř ETL. Zabýváme se měřeními v širokém kmitočtovém spektru, především těmi vysokofrekvenčními, ale také nízkofrekvenčním měřením, jako je zjišťování kvality elektrické sítě, harmonických složek napětí a proudů, flikru. Přednostně se věnujeme měřením pro elektronická zařízení do domácností a průmyslu.

Měření je možné provádět v místě instalace zařízení nebo v naší stíněné, bezodrazové komoře (3 m měřicí vzdálenost, 4 m stožár antény, otočný stůl). Kmitočtově pokrýváme pásmo až do 6 GHz (v závislosti na požadavcích).

Pro zájemce jsme také schopni připravit školení o EMC problematice (obecné, či na požadované téma).

Na našem pracovišti realizujeme ve spolupráci s Policií ČR úpravy nahrávek z prostorových odposlechů s cílem maximálně zvýšit jejich srozumitelnost aplikací vhodně zvolených metod signálového zpracování, dále realizujeme kompletní proces restaurování historických zvukových gramofonových záznamů včetně exportu zvukového snímku na digitální nosiče. Gramofonový záznam je snímán, digitalizován a restaurován s využitím profesionální speciálně upravené techniky. Snímání mechanického záznamu je provedeno vhodnými typy snímacích systémů s následnou digitalizací mechanického gramofonového záznamu s aplikací kmitočtové korekce záznamové charakteristiky IEC S78 nebo RIAA, rychlost otáčení nosiče záznamu může být 16 až 78 otáček/min., volitelně je možné aplikovat specifické nestandardní kmitočtové korekce záznamové charakteristiky (CETRA, His Masters Voice, Columbia, Parlophon, DGG, Italia, NAB, NARTB, LGC apod.). Dle technického stavu sejmutého záznamu je možné aplikovat adaptivní filtraci, adaptivní potlačení šumu a akustických projevů mechanického poškození drážky gramofonového záznamu (potlačení praskání a nežádoucích vibrací drážky záznamu).

Disponujeme kompletním technickým vybavením pro vývoj, analýzu, testování a měření technických parametrů nízkofrekvenčních zařízení určených pro profesionální i komerční aplikace, měření audiosystémů v digitální a analogové doméně nebo jejich vzájemných kombinacích včetně multikanálových měření (např. na analogových a digitálních rozhraních SPDIF/TosLink, TDIF, ADAT, AES3/AES-EBU, AES11 apod.). Dále realizujeme měření technických parametrů nízkofrekvenčních zařízení, zesilovačů a výkonových zesilovačů dle (ČSN) EN 61305, (ČSN) EN 60268 až do výkonu 30kW, digitálních částí zvukových a audiovizuálních zařízení dle (ČSN) EN 61606 (zvuková zařízení pro profesionální použití, zvukové části spotřební elektroniky, zvukové části osobních počítačů), technických parametrů AD a DA převodníků dle specifikace AES. V rámci projektů s Českým rozhlasem se také zabýváme problematikou měření kvality přenosu a zpracování širokopásmového zvukového signálu vysoké kvality (ITU-R BS.1387), predikcí posluchačem subjektivně vnímané zvukové kvality (ITU-R BS.1116, ITU-R BS.1534) s ohledem na aplikace preceptuálních kodérů a zvukových modulačních procesorů včetně měření vnímané hlasitosti zvukové modulace (ITU-R BS.1770) především v digitálních systémech DAB+ a DVBT2 a jejich odbavovacích systémech.

V rámci spolupráce s výrobcem spodního prádla a dalšími soukromými subjekty jsme za podpory grantové agentury TAČR vyvíjeli elektronické senzorové systémy vhodné pro zabudování do podprsenek, sportovních trik s cílem monitorovat základní životní funkce jak možných rizikových pacientů, tak sportovců. Kombinací několika základních senzorů bylo možné monitorovat dechovou a srdeční aktivitu, tep, saturaci kyslíku v krvi a další fyziologické údaje, které byly následně přenášeny do mobilního telefonu a cloudového úložiště, nad kterým bylo aplikováno další zpracování naměřených dat s jejich vyhodnocením.

V rámci několika kvalifikačních prací probíhá snaha o postupný vývoj elektronických systémů, které by umožnily vzdáleně monitorovat životní situace starších lidí v domácnosti bez nadměrného zásahu do jejich soukromí a bez vyžádání jejich součinnosti. Cílem je reagovat na nepříznivý vývoj v oblasti demografického stárnutí populace a přeplněnosti sociálních zařízení a umožnit starším osobám co nejdelší bezpečné dožívání v jejich domácnosti pod vzdálenou asistencí blízkých osob. Jednoduché infračervené kamery s nízkým rozlišením mohou detekovat pád osob z postele nebo nehybnost na neobvyklém místě v domácnosti, stejně jako monitorovat bezpečnost kuchyňských spotřebičů, používání sociálního zařízení, pravidelnost stravování, atd. Zvukové senzory mohou zase detekovat pády, volání o pomoc, noční kašel nebo může dojít k automatické aktivaci telefonního hovoru s hlasitým odposlechem v případě, že je detekována mimořádná událost vyžadující zásah asistence.