Studijní obor doktorského studia je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů v nejrůznějších oblastech teoretické elektrotechniky, zejména pak v teorii elektromagnetismu, v teorii elektrických obvodů, v obecných metodách zpracování signálů a v oblasti elektrických měření. Cílem je poskytnout ve všech těchto dílčích zaměřeních doktorské vzdělání absolventům vysokoškolského magisterského studia, prohloubit jejich teoretické znalosti, dát jím též potřebné vědomosti i praktické dovednosti a naučit je metodám vědecké práce.

Absolvent umí řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti obecné elektrotechniky a elektromagnetismu.
Díky kvalitnímu rozvinutému teoretickému vzdělání a specializaci ve vybraném oboru jsou absolventi doktorského studia vyhledáváni jako specialisté v oblasti obecné elektrotechniky.
Absolventi doktorského studijního programu budou v oblasti obecné elektrotechniky a elektromagnetismu schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických a elektronických výrobních firmách a společnostech a u výrobců či uživatelů elektrických systémů a zařízení, přičemž zde budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní výpočetní a měřicí techniku.

Absolvent umí řešit vědecké a složité technické úlohy v oblasti obecné elektrotechniky a elektromagnetismu.
Díky kvalitnímu rozvinutému teoretickému vzdělání a specializaci ve vybraném oboru jsou absolventi doktorského studia vyhledáváni jako specialisté v oblasti obecné elektrotechniky.
Absolventi doktorského studijního programu budou v oblasti obecné elektrotechniky a elektromagnetismu schopni pracovat jako vědečtí a výzkumní pracovníci v základním či aplikovaném výzkumu, jako specializovaní odborníci vývoje, konstrukce a provozu v různých výzkumných a vývojových institucích, elektrotechnických a elektronických výrobních firmách a společnostech a u výrobců či uživatelů elektrických systémů a zařízení, přičemž zde budou schopni tvůrčím způsobem využívat moderní výpočetní a měřicí techniku.

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

1. Analýza difúzně vážených magnetorezonančních obrazů

   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

   Školitel: Marcoň Petr, doc. Ing., Ph.D.

2. Detekce materiálů s využitím principu nukleární kvadrupólové rezonance

   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.

   Školitel: Steinbauer Miloslav, doc. Ing., Ph.D.

3. Experimentální výzkum měřicích metod pro NQR spektrografii

   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.

   Školitel: Steinbauer Miloslav, doc. Ing., Ph.D.

4. Mapování elektrické vodivosti materiálů pomocí impedační tomografie

   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 postupy. Cílem práce je nalézt a experimentálně ověřit stabilní a časově nenáročný algoritmus s ohledem na požadovanou přesnost.

   Školitel: Dědková Jarmila, prof. Ing., CSc.

5. Metody detekce a identifikace signálu částečného výboje v pásmu UKV

   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.

   Školitel: Drexler Petr, doc. Ing., Ph.D.

6. Metody snímání a rekonstrukce nízkoúrovňových binárních signálů

   Problematika disertační práce bude zaměřena na výzkum v oblasti snímačů velmi slabých magnetických polí, metod snímání a zpracování získaného signálu v časové a frekvenční doméně. Dále bude práce zasahovat do oblasti metod rekonstrukce reálných signálu tedy včetně potlačení artefaktů, které se projevují během snímání binárního magnetického záznamu. Disertační práce bude aplikačně navázána na spolupráci s Textilním zkušebním ústavem, s. p.

   Školitel: Mikulka Jan, doc. Ing., Ph.D.

7. Modelování a experimenty s laděnými nano-strukturami a rezonátory v oblasti stovek THz

   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 nosné tři oblasti. První je z oboru numerického modelování struktur na základě reálných vlastností nanomateriálů. Druhá oblast je zaměřena na návrh metod a metodik ověření 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 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.

   Školitel: Fiala Pavel, prof. Ing., Ph.D.

8. Moderní metody spektroskopie

   Problematika disertační práce bude zaměřena na výzkum v oblasti metod experimentálních získávání spekter atomů plynů. Předpokládá se rešerše současných metod spektroskopie a dostupných databází spekter pro jednotlivé plyny, teoretický popis navržených metod s jejich experimentálním ověřením pro vybranou oblast spektroskopie. Práce se zaměří na navržení modifikované spektroskopické metody vhodné pro analýzu vlastností plynů (např. nukleární kvadrupólová rezonance, infračervená spektroskopie, Ramanova spektroskopie a další).

   Školitel: Mikulka Jan, doc. Ing., Ph.D.

9. Nízkoúrovňová magnetická měření pro vyhodnocením vlivu změn EMAG pole na lidský organismu

   Téma se zabývá dvěma klíčovými oblastmi. První je zaměřena na návrh koncepce uceleného systému měřicích metod a metrologie pro nízkoúrovňová magnetická měření s respektem silně rušeného okolního prostředí v širokém frekvenčním pásmu. Je vhodné se zaměřit na metody dosahujících výsledky S/Š <0.05 a rekonstrukci signálu. S navrženými metodami je vhodné popsat metodologii verifikace přesnosti a opakovatelnosti vyhodnocených výsledků. Druhá oblast se zaměřuje směrem k biologii člověka a popisu lidského organismu, jeho vlastnostmi a reakcí na změny magnetického pole. Jako nástroje je vhodné použít postupy jak deterministické, tak stochastické, s nejnovějším matematickým aparátem

   Školitel: Fiala Pavel, prof. Ing., Ph.D.

10. Numerické modelování a analýza susceptibility

    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.

    Školitel: Marcoň Petr, doc. Ing., Ph.D.

11. Numerické modely s respektováním vnitřní struktury hmoty

    Práce je zaměřena na teoretické odvození numerických modelů založených na kvantově mechanických modelech a v kombinaci se stochastickým, jak deterministickým tak nedeterministickým přístupem určení neurčitosti formulovat pro obyčejné diferenciální rovnice jednoduchý numerický model nanoelementární části systému. Navazuje výzkum na modifikaci takto ověřeného modelu pro 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.

    Školitel: Fiala Pavel, prof. Ing., Ph.D.

12. Numerické modely stochastických úloh

    V procesu modelování se vyskytují problémy rozsáhlých mnohaparametrických úloh s explicitním popisem minima parametrů. V numerickém modelování existují přístupy k takovým modelům. Základní dva lze charakterizovat jako deterministický a nedeterministický proces. Oba přístupy lze použít při numerickém modelování sdružených rozsáhlých úloh elektrotechniky, elektroniky a elektromagnetického pole. Při jejich vhodném formulování se stávají výkonnými nástroji při vědeckém přístupu k řešení základního i aplikovaného výzkumu. Cílem doktorského studia je popsat a formulovat oba přístupy, na experimentech ověřit vlastnosti modelů. Cíleně budou testovánu na problémech nanomateriálových modelů například na strukturách grafenu.

    Školitel: Fiala Pavel, prof. Ing., Ph.D.

13. Optimalizace elektro-iontového mikroklimatu

    Obsahem práce bude teoretický a experimentální výzkum mechanizmů generace vzdušných iontů s cílem optimalizovat spektrální charakteristiky iontových polí vhodných pro pobytové prostory, minimalizovat hladinu vznikajícího ozonu a vytvořit model s definovanou vlhkostí, teplotou, iontovou koncentrací a hladinami elektrického a magnetického pole. Součástí práce je i optimalizace metod měření koncentrace a spektra vzdušných iontů a vývoj odpovídajících senzorů.

    Školitel: Steinbauer Miloslav, doc. Ing., Ph.D.

14. Optovláknové senzory dynamických elektromagnetických dějů

    Současné technologie výroby optických vláken a pokroky ve zlepšování jejich parametrů umožňují nasadit vlákna ve snímacích aplikacích, kde jsou klasické snímače obtížně uplatnitelné. Jednou z významných oblastí aplikace je snímání dynamických elektromagnetických dějů, při nichž spojené veličiny dosahují relativně vysokých úrovní. Disertační práce bude zaměřena na výzkum a vývoj optovláknových senzorů pro identifikaci a měření průběhů veličin impulzních magnetických polí a elektrických proudů. Pozornost bude věnována metodám potlačení dvojlomných jevů ve vláknech s cílem zachování dynamických vlastností senzorů a také novým typům vláken s nízkým vlastním dvojlomem.

    Školitel: Drexler Petr, doc. Ing., Ph.D.

15. Optovláknové senzory pro analýzu biologických struktur

    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.

    Školitel: Drexler Petr, doc. Ing., Ph.D.

16. Pokročilé metody analýzy signálu pro lokalizaci částečných výbojů

    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.

    Školitel: Drexler Petr, doc. Ing., Ph.D.

17. Pokročilé metody zpracování obrazů

    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.

    Školitel: Mikulka Jan, doc. Ing., Ph.D.

18. Rychlá rekonstrukce obrazů elektrické impedanční tomografie

    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.

    Školitel: Mikulka Jan, doc. Ing., Ph.D.

19. Výzkum rezonančních struktur pro optickou oblast

    Problematika disertační práce se bude zabývat studiem vlastností rezonančních struktur pro optickou oblast elektromagnetického spektra. Výzkum bude zaměřen na analýzu rozložení elektromagnetického pole v oblasti rezonančních struktur, optimalizaci geometrických parametrů a navrhování rezonátorů pro infračervené pásmo. K vyšetřování jejich parametrů bude použito analytické i numerické modelování. Součástí výzkumu bude návrh vhodných měřicích metod pro experimentální vyhodnocování jejich parametrů. Studie návrhu, analýzy a realizace rezonančních struktur pro vlnové délky v infračervené oblasti obecně nabízejí nové možnosti pro vytváření jedinečných identifikačních struktur. Získané poznatky budou mít dopad pro využití v budoucích bezdrátových bezpečnostních a senzorových systémech.

    Školitel: Kadlec Radim, Ing., Ph.D.