Магнитометр российских ученых оказался компактнее и устойчивее к помехам
Измеряя магнитные поля с помощью специальных магнитометров, можно предсказывать аварии на электросетях, находить залежи руды и даже диагностировать болезни сердца без операций. Но главная проблема таких приборов в том, что точные модели — громоздкие, а компактные — ненадежные: они ошибаются из-за помех и быстро ломаются. Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПНППК и Дальневосточного государственного университета путей сообщения разработали волоконно-оптический миниатюрный магнитометр, который в два раза эффективнее аналогов.
Магнитные поля окружают нас повсюду. Их создают любые работающие приборы: двигатели, линии электропередачи, процессоры в телефонах и компьютерах. Сами по себе они невидимы, но их изменения могут многое рассказать о скрытых явлениях. Например, перегрузка электросети меняет ее поле раньше, чем случится авария. Определив его магнитометром (специальное устройство для измерения), можно вовремя заметить опасность без контакта с проводами. В геологоразведке железная руда искажает земное поле — так возникает аномалия на поверхности. Обнаружив ее, геологи находят месторождение, не копая вслепую. А в авиации поле Земли служит естественным ориентиром: прибор определяет рельеф местности.
Кроме того, магнитные поля создаются не только техникой, но и самим человеком. Сердце, мозг и мышцы при работе порождают очень слабые магнитные сигналы. И здесь их измерение тоже дает важную информацию: по изменениям этих полей можно судить о работе органов без хирургических операций и даже без электродов. Например, датчик, поднесенный к груди, улавливает магнитные сигналы сердца. Если они отклоняются от нормы — значит, есть проблема, которую врач заметит до появления явных симптомов. Но чем слабее сигнал, тем ближе приходится подносить устройство, иначе оно просто ничего не различит.
Именно поэтому магнитометр должен быть маленьким и компактным. Но большинство существующих приборов — электронные, а их точность и надежность напрямую зависят от размера. Громоздкое устройство работает стабильно и не боится помех, однако применить его на практике трудно — не прижмешь к груди пациента, не закрепишь на борту самолета, не просунешь в узкий отсек подстанции. Если же уменьшить его до компактного размера, оно начнет ошибаться из-за внешних помех, а металлические контакты внутри быстро окислятся и выйдут из строя.
Более современными и надежными считаются оптические магнитометры. В них вместо металла и электричества используется свет и стеклянные нити — оптоволокно. Поэтому они не ржавеют, не боятся электромагнитных помех и, что важно для медицины и авиации, их можно сделать очень маленькими. Но и у них есть свой недостаток. В обычном оптоволокне свет идет не строго по нити, а частично расползается в стороны. Представьте, что вы светите лазерной указкой не в стену, а в воду — луч размывается, теряет четкость. Так и здесь: полезный сигнал от магнитного поля тонет в этих световых искажениях. Датчик начинает врать. Это может привести к тому, что врач не заметит проблему с сердцем, а инженер пропустит начало аварии.
Сегодня инженеры пытаются решить эту проблему с помощью специальных отражающих покрытий внутри оптоволокна — они возвращают часть света обратно и немного уменьшают искажения. Но полностью убрать шум не получается: слабые магнитные сигналы все равно тонут в собственных световых помехах. Поэтому создание маленького, точного и надежного оптического магнитометра остается важной инженерной задачей.
Для решения этой проблемы ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПНППК и Дальневосточного государственного университета путей сообщения разработали волоконно-оптический миниатюрный магнитометр, который в два раза эффективнее аналогов. Статья опубликована в сборнике трудов конференции «XV Международная конференция по фотонике и информационной оптике», 2026 г.
В основе прибора — стеклянное волокно, которое закручено по спирали, как пружина. Обычный световой кабель, если его согнуть, начинает «рассеивать» свет — сигнал искажается. В реальных условиях датчик неизбежно изгибают при установке или во время работы, а закрученное волокно можно гнуть как угодно — свет остается чистым.
Обычный луч света проходит через волокно один раз и сразу выходит наружу. За одно короткое путешествие слабое магнитное поле почти не успевает на него повлиять — изменение получается настолько крошечным, что прибор просто не может его заметить. Поэтому ключевое новшество ученых в том, что они замкнули волокно в петлю. Теперь свет бегает по кругу много раз подряд. Представьте, что вы крутите карусель. Если толкнуть ее один раз — она едва качнется. Но если подталкивать ее на каждом круге, она будет раскручиваться все сильнее. Здесь то же самое: с каждым новым оборотом магнитное поле подталкивает световой луч, и даже очень слабое поле в итоге оставляет заметный след.
Чтобы оценить, как работает такая конструкция, ученые провели серию экспериментов. Они меняли силу тока и наблюдали, как меняется поведение светового луча. По полученным данным построили график.
— Мы сравнили два типа лучей: обычный и закрученный. Оказалось, что магнитное поле воздействует на второй луч в два раза сильнее. А если он бежит по замкнутой петле, эффект усиливается еще больше. В итоге наш прибор в два раза чувствительнее старых оптических схем. И еще один плюс в том, что благодаря спиральному волокну датчик не боится деформаций. Его можно гнуть и трясти — он не начнет врать, — рассказал Антон Чувызгалов, младший научный сотрудник кафедры «Общая физика» ПНИПУ.
Обычное оптоволокно при малейшем изгибе меняет свои свойства: свет в нем «расползается», и показания становятся неточными. А закрученная структура словно фиксирует правильное направление для света, делая прибор устойчивым к тряске и изгибам. То есть датчик сохраняет точность в любых полевых условиях — его можно смело брать туда, где обычная электроника выходит из строя.
В будущем это позволит создавать магнитометры, которые можно будет встраивать прямо в бур, сверлящий землю в поисках нефти, в роботов-разведчиков, обследующих завалы, или в портативные медицинские датчики, которые пациент носит на теле. Им будет все равно, трясут их или сгибают, — они продолжат выдавать точный результат. Это открывает дорогу к созданию компактных магнитометров.
Telegram 
Дзен 
VK Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Газовый гигант Elias 2-24b успел набрать массу Юпитера менее чем за миллион лет. Поскольку планета еще формируется, причем довольно далеко от своей звезды, объяснить столь быстрый рост трудно.
Спустя три года после начала испытательных полетов крупнейшую ракету и космический корабль в истории человечества объявили готовыми к первому запуску на орбиту. Причем его планируют сразу десятичасовым и с выводом большой группы спутников Starlink нового поколения. По пропускной способности один этот запуск добавит столько же, сколько десять запусков Falcon 9, современного лидера серийного земного ракетостроения.
Анализ данных о почти 300 тысячах километров римских дорог, проложенных по территории бывшей империи, показал, что они вовсе не были такими прямыми, как принято считать. Кроме того, выяснилось, что известная поговорка «Все дороги ведут в Рим» тоже не соответствует истине.
Экономисты НИУ ВШЭ выяснили, что российские сотрудники, которые регулярно пользуются искусственным интеллектом в работе, зарабатывают намного больше тех, кто отказывается от новых инструментов или прибегает к ним время от времени. Среди высококвалифицированных специалистов прибавка достигает 41,8%.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно