Новый отечественный микронный датчик спасет мосты и самолеты, заранее предупредив о деформациях
Оптоволокно — это тонкая нить, улавливающая малейшие деформации и передающая данные световыми сигналами. Его чувствительность полезна для мониторинга зданий, мостов, трубопроводов, а также для самодиагностики авиационных и космических деталей. Датчики на его основе обнаруживают микроповреждения, предотвращая разрушения. Ученый Пермского Политеха создал уникальный датчик в виде многожильного оптоволоконного кабеля со специальными чувствительными элементами. Изобретение удаленно выявляет сложные деформации в высоконагруженных композитных конструкциях с микронной точностью, повышая безопасность и долговечность критических объектов.
На регистрацию изобретения в Роспатенте подана заявка и получено положительное решение на выдачу патента. Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Механика».
Оптоволоконные технологии сейчас применяются практически повсюду благодаря своей способности быстро и без помех передавать данные. Интернет-связь, телекоммуникации, медицинское оборудование, энергетика – почти все эти системы сегодня работают на основе оптоволокна.
Особенно перспективно применение оптоволокон в качестве встраиваемых датчиков для мониторинга состояний внутренних областей различных ответственных конструкций, например, авиационных, где превышение деформаций своих критических величин может привести к серьезным последствиям. С помощью таких датчиков, встраиваемых в конструкцию, можно на этапе производства выявить, например, технологические дефекты изготовления деталей: поры, непроклеи, смятия волокон или слоев ткани, разрывы, отслоения и растрескивания в композиционном материале или определить опасные зоны с критическими нагрузками при эксплуатации, появление микроповреждений начальной стадии разрушения, например, моста или жилого дома.
Все это возможно потому что свет, проходящий по оптоволокну датчика, взаимодействует и отражается от его чувствительного участка с учетом деформации. Система фиксирует все информативные сигналы отражения световых импульсов, которые измеряются на входе/выходе оптоволокна, и выдает данные о состоянии изделия. Современные технологии позволяют усовершенствовать такую технологию, повышая точность, чувствительность и ширину рабочего диапазона измерений.
Ученый Пермского Политеха разработал новый датчик, который позволяет диагностировать сложные деформаций внутри полимерных композитных конструкций.
Композитом называют материал, состоящий из двух или более компонентов – полимерной основы и различных укрепляющих волокон, например, стеклянных или углеродных. Из-за своей легкости и прочности полимерные композиты широко применяется авиа и судостроении.
Разработка ученого представляет собой кабель сразу из шести оптических волокон в полимерной оболочке. Особенность датчика в том, что чувствительные элементы волокон имеют различные наклоны своих отражающих поверхностей внутри световодов. Они информативно отражают падающие на них световые сигналы при деформации и позволяют полностью оценить сложное напряженное состояние материала в окрестности встроенного в него датчика.
Для сравнения, известные современные встраиваемые оптоволоконные датчики, состоящие из одиночного оптического волокна, позволяют найти лишь простые деформации, что не дает адекватно оценить прочность конструкции.
– Функционирование оптоволоконного датчика иллюстрируется разработанной математической моделью, которая описывает каждую реакцию чувствительных элементов внутри оптических волокон датчика на различные виды диагностируемых деформаций композитной окрестности датчика. На основе измерений спектров отражения всех шести оптических волокон она фиксирует, где и какого вида деформации происходят и дает оценку прочности, – объясняет Андрей Паньков, профессор кафедры «Механика композиционных материалов и конструкций» ПНИПУ, доктор физико-математических наук.
Для проверки разработки эксперт провел численное моделирование на компьютере, чтобы определить характеристики – «передаточные коэффициенты» датчика, которые устанавливают функциональную зависимость между измеряемыми световыми сигналами и диагностируемыми комбинированными деформациями, включающими в себя растяжения, сжатия и сдвиги. Результаты подтвердили высокую надежность и чувствительность системы. Она способна выявлять даже незначительные деформации и микроповреждения.
Уникальный датчик ученого Пермского Политеха перспективен для применения в отраслях, где контроль за состоянием материалов особенно важен, например, для мониторинга лопаток турбин, фузеляжа, мостов, небоскребов и других ответственных и критически значимых объектов.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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