Как ИИ изменит нашу жизнь — в специальном проекте Naked Science!
Перейти
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28 октября
ПНИПУ
282

Исследование ученых Пермского Политеха позволит повысить рабочие характеристики оптоволокна

4.5

Оптоволокно – это стеклянные нити, позволяющие передавать световой сигнал на большие расстояния без потерь и с высокой скоростью. Малые габариты, низкое энергопотребление, устойчивость к высоким и низким температурам высокому давлению и агрессивным средам принесли популярность оптоволоконным изделиям. Их применяют в различных видах волоконно-оптических датчиков, используемых в навигационных приборах (компактные гироскопы), медицине (измерение давления, частоты сердечных сокращений, температуры), системах мониторинга (предупреждение о возможных разрушениях зданий и сооружений). Уникальные эксплуатационные характеристики таких изделий открывают широкую перспективу их использования в небе и под водой, в Арктике и в космосе. Как повысить эффективность этих изделий, выяснили ученые Пермского Политеха.

Исследование ученых Пермского Политеха позволит повысить рабочие характеристики оптоволокна / ©Getty images

Проведенное исследование способствует импортозамещению зарубежных технологий и вносит вклад в становление технологического суверенитета России. Разработка выполнена в рамках программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030». Исследование, опубликованное в журнале Polymers, рассматривает поведение одного из популярных разновидностей специального оптического волокна под названием Panda в условиях температурных аномалий.

При этом в расчет принимались не только температурные и эксплуатационные нагрузки, но и механические деформации из-за контактного взаимодействия компонентов оптоволокна. Еще на этапе производства, и тем более в ходе эксплуатации изделий из оптических волокон, они взаимодействуют между собой, с металлическими и неметаллическими элементами, в том числе с собственным защитным покрытием. В случае исследуемого оптоволокна Panda оно представляет собой два слоя полимерного материала, обработанного УФ-излучением для обеспечения его прочностных и функциональных характеристик.

«В рамках технологии производства получается оптическое волокно, поперечное сечение которого может отличаться от стандартов. Отклонения от стандартных габаритов или стандартного положения элементов волокна влияет на его работу. Проводя моделирование, мы варьировали эти параметры, чтобы определить параметры волокна, которое будет стабильно воспринимать изменения температуры и другие внешние воздействия.

Кроме того, определив, как защитное покрытие и его толщина влияет на поведение конструкции в целом, можно решить задачу о минимизации габаритных размеров защитного покрытия без потери его функциональности. А значит, сделать оптоволокно более компактным и за счет этого уменьшать размеры изделий из него», — поясняет старший научный сотрудник, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук Анна Каменских.

Ученые Пермского Политеха построили математическую модель оптоволокна, в которой учли остаточные напряжения в волокнах, возникающие в процессе их производства, и характеристики защитного покрытия. Это позволило исследователям оценить способность оптоволокна передавать сигнал под воздействием негативных факторов, которым оно подвергается в процессе практического применения (изгиб, натяг, контакт с внешними объектами).

«Созданная модель позволяет исследовать отклонения от проектных размеров всех элементов конструкции, а также рассмотреть свободную намотку волокна. Благодаря описанию материалов волокна в рамках сложных моделей поведения мы получили более полное представление о работе конструкции в широком диапазоне температур», — рассказывает ведущий инженер, старший преподаватель кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Юлия Лесникова.

«При работе в условиях существенных перепадов температур волокно постоянно деформируется, из-за чего может снижаться качество передаваемого сигнала. Проведя серию численных экспериментов, удалось установить, что на это влияют не только внешние факторы, но и полимеры защитного покрытия, – комментирует полученные результаты доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук Александр Труфанов.

— При отрицательных температурах внутренняя мягкая прослойка защитного покрытия как бы затвердевает, а при положительных температурах, наоборот, размягчается. Данные эффекты по-разному сказываются на внутренних напряжениях и влияют на оптические характеристики волокна».

Применение полученных данных при производстве описанного оптоволокна и проектировании изделий из него позволит повысить эксплуатационные характеристики оптоволоконных датчиков, в которых они используются. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
6 часов назад
Александр Березин

Глава Daimler Мартин Даум и Билл Гейтс в разное время, но вполне единодушно отмечали, что законы физики делают грузовую фуру — ключевой элемент современных перевозок — несовместимой с чистой электротягой. Многотонная батарея отнимает слишком много пространства и веса у коммерческого груза, поэтому проекты Tesla Semi Дауму и Гейтсу представлялись «непрактичными». А теперь Илон Маск наконец начал поставки этого грузовика — и просачивающиеся данные о его реальной массе показывают, что Гейтс и Даум ошибались. Как Маску удалось то, что все в один голос считали настолько невозможным, что никто даже не попытался составить ему конкуренцию? И почему это изменит мир вокруг нас?

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

10 часов назад
Василий Парфенов

Аббревиатура ЖКХ хорошо знакома каждому россиянину. За ней скрывается целый спектр привычных образов. При этом цифровизация и применение искусственного интеллекта в этом контексте вспоминаются далеко не первыми. Сфера коммунальных услуг не чужда высоким технологиям, просто они не всегда заметны пользователю. Naked Science рассказывает, как искусственный интеллект, большие данные, нейросети и машинное обучение делают городскую инфраструктуру надежнее и эффективнее.

2 декабря
Алиса Гаджиева

Серию секретных рисунков и надписей, добавленных таинственной женщиной-переписчицей, обнаружили в рукописи возрастом более 1200 лет.

2 декабря
Анна Новиковская

Найти лекарство от старости — заветная мечта человечества, но вполне может оказаться, что для мужчин и для женщин их придется разрабатывать по отдельности. Во всяком случае, один из самых многообещающих антивозрастных препаратов, рапамицин, по-разному воздействовал на самцов и самок дрозофил, продлив жизнь одним и не повлияв на других.

Позавчера, 11:38
Василий Парфенов

На «Заводе 42» компании Northrop Grumman в Палмдейле, штат Калифорния, прошла торжественная церемония выкатки новейшего стратегического бомбардировщика B-21 Raider. Малозаметный самолет должен в ближайшем будущем частично заменить устаревающий парк Rockwell B-1 Lancer и Northrop Grumman B-2 Spirit, и даже взять на себя ряд задач, которые выполняют совсем уж «старички» Boeing B-52 Stratofortress.

19 ноября
Анна Новиковская

В последний раз черношейного фазанового голубя видели еще в 1882 году, и с тех пор ученые не знали, живет ли еще в лесах острова Фергуссон эта красивая птица. Теперь, наконец, им повезло: одна из камер запечатлела представителя редчайшего подвида фазановых голубей.

24 ноября
Редакция

Режиссер Илай Сасик (Eli Sasich), вдохновившись классическими научно-фантастическими фильмами «Чужой» и «Бегущий по лезвию», несколько лет назад снял короткометражный фильм «Атропа», который стоит посмотреть, если вы интересуетесь наукой и космическими технологиями.

24 ноября
Анна Новиковская

В то время как основные мировые языки со временем упрощают письменность, существует одно яркое исключение: китайский язык. За свою историю, насчитывающую три тысячелетия, его система письма становилась только сложнее и до сих пор остается крайне сложной для изучения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: