• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
01.12.2023
ПНИПУ
105

Разработка Пермского Политеха позволит автономно и качественно измерять магнитные поля Земли

4.4

В современном мире все активнее применяются технологии для передачи световых сигналов на большие расстояния с помощью тонких нитей оптического волокна. Это важный элемент в сфере телекоммуникаций и интернета, а еще эти нити используют в медицине для проведения различных процедур и лазерных операций, в промышленности — для контроля процессов производства. Научное сообщество стремится к уменьшению массы и габаритов оптоволоконных систем и улучшению их технических характеристик. Ученые Пермского Политеха разработали первый в мире миниатюрный волоконно-оптический чувствительный магнитометр на основе резонатора.

Оптоволокно
Разработка Пермского Политеха позволит автономно и качественно измерять магнитные поля Земли / © Getty images

Статья опубликована в научно-техническом журнале «Фотон-экспресс». Исследования выполнены при поддержке Министерства науки и высшего образования России. Магнитное поле возникает в результате движения электрических зарядов, таких как электроны. Оно окружает Землю и защищает поверхность планеты от солнечного ветра и космического излучения, влияет на погоду и жизнедеятельность населяющих Землю организмов.

Измерение магнитных полей помогает нам лучше понять и контролировать такое влияние. Однако это технически сложный процесс, который требует специального оборудования. Существует несколько методов измерения магнитных полей, одним из которых является использование оптического магнитометра. Принцип работы такого датчика реализуется с помощью чувствительного элемента из оптоволокна, который фиксирует малейшие изменения и колебания магнитного поля. С помощью подобного магнитометра можно измерять не только собственное поле Земли, но и находить аномалии – локальные искажения магнитного поля, вызванные техногенными или природными причинами. Например, залежами железной руды или затонувшим судном.

Массивные магнитометры бывают разных видов и применяются в различных областях науки и техники, например, для поиска подводных лодок, затонувших судов, неразорвавшихся боеприпасов, бочек с токсичными отходами, для поиска широкого диапазона месторождений полезных ископаемых. Также часто используются для позиционирования систем вооружения, прогнозирования погоды (по солнечным циклам), распространения радиоволн, исследования планет и звезд.

Для более узких отраслей, например, в медицине при мониторинге мозга и сердца, требуются миниатюрные магнитометры, чтобы получать более точные и качественные результаты.
Так как проводники с током создают вокруг себя магнитное поле, то магнитометрия позволяет решить актуальную задачу бесконтактного, удаленного измерения силы электрического тока.

Ученые ПНИПУ предложили перспективный способ решения этой проблемы с помощью волоконно-оптического магнитометра, который обеспечивает высокоточное измерение напряженности магнитного поля. В качестве чувствительного элемента вместо стандартной катушки политехники использовали кольцевой резонатор из двулучепреломляющего волокна. Такая реализация позволяет существенно уменьшить габариты устройства, так как катушка длиной один километр заменяется резонатором длиной порядка 10 метров. Предполагается, что итоговые линейные размеры устройства не будут превышать 15 сантиметров.

«Устройство работает на основе магнитооптического эффекта Фарадея. Он заключается в том, что плоскость, в которой происходят электрические колебания, вращается под действием магнитного поля. Это вращение преобразуется в сдвиг фазы световой волны и регистрируется с высокой точностью с помощью резонатора, выполненного из специального оптического волокна», – объясняет ведущий научный сотрудник, доцент кафедры «Общая физика» ПНИПУ Виталий Максименко.

Ученые отмечают, что устройство стало значительно меньше по весу и размерам по отношению к аналогам. Такой компактный волоконно-оптический магнитометр имеет существенное преимущество — мобильность. Его можно использовать в тех задачах, где необходимо с высокой точностью определять локализацию и характер аномалии магнитного поля в полевых условиях. Предполагаемые характеристики разрабатываемого устройства повысят его эффективность и увеличат спектр применения во многих отраслях науки и промышленности. Позволят использовать его, например, для обнаружения затонувших судов или неразорвавшихся боеприпасов, железных изделий в археологических изысканиях.

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
Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

Вчера, 19:13
Юлия Трепалина

Микро- и нанопластик находят повсюду: в почве, воде и воздухе. Ранее исследователи предложили немало оригинальных вариантов удаления этих вездесущих частиц, но недавно выяснилось, что одним эффективным методом очистки от них питьевой воды люди пользуются с древних времен.

Позавчера, 17:01
Андрей

Международная группа геологов выяснила, когда начал отступать антарктический ледник Туэйтса, который называют «ледником Судного дня».

Позавчера, 15:05
Ольга Иванова

Немецкие ученые изучили Danionella cerebrum — небольшой вид рыб длиной около 12 миллиметров. И выяснили, как эта крошка способна издавать звуки более 140 децибел.

26 февраля
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».

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.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

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: