• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.10.2022
ПНИПУ
379

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
25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Вчера, 13:46
ПНИПУ

Согласно планам России по развитию авиастроения, к 2030 году будет произведено свыше тысячи отечественных самолетов. Перед промышленными предприятиями сейчас стоит масштабная задача — ускорить цикл проектирования, производства и сервиса авиационных двигателей. Во время их сборки могут возникать дефекты, которые тормозят процесс и снижают показатели эффективности. Один из наиболее распространенных дефектов — дисбаланс ротора, основной части турбины двигателя. Он приводит к повышению нагрузки, меняет режим работы и ускоряет разрушение двигателя. Ученые ПНИПУ предложили минимизировать начальный дисбаланс ротора с помощью выбранного метода сборки, а остаточный дисбаланс — балансировкой.

Вчера, 15:20
Полина

Дети, которые родились в одноязычных и многоязычных семьях, по-разному воспринимают речь. Это подтвердила спектроскопия.

Позавчера, 19:10
Дарья Губина

В 2022 году зонд DART столкнулся с Диморфом, спутником астероида Дидим. Ученые хотели проверить, можно ли сбить с траектории небольшое, но потенциально опасное для нашей жизни космическое тело. Оказалось, DART не только изменил орбиту маленького объекта, но и полностью его «переворошил».

25 февраля
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

Позавчера, 15:00
Юлия Трепалина

Немецкие ученые рассказали о преимуществах новой технологии промышленного производства яблочного сока — с помощью метода спирального пресса с фильтрацией (spiral filter press). Исследователи установили, что он позволяет в четыре раза увеличить содержание в соке полезных для здоровья веществ по сравнению с более традиционным способом отжима.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: