В ПНИПУ сделают точнее оптоволоконные датчики для мониторинга зданий и мостов
Для безопасности, экономии ресурсов и улучшения производительности необходим постоянный мониторинг состояния зданий, мостов и рабочих механизмов конструкций. Для этого используют различные датчики, а в последнее время активно развивается направление, в котором оптоволокно применяют в качестве линии передачи данных и чувствительного элемента — части датчика, которая преобразует информацию извне в электрические сигналы. Ученые Пермского Политеха выяснили, как сделать более тонкое покрытие оптоволокна, чтобы минимизировать габариты изделий и при этом сохранить качественную защиту от внешних агрессивных условий.
Исследование опубликовано в журнале Polymers. Оптоволокно – тонкая стеклянная или пластиковая нить, которая передает данные в виде световых сигналов на большие расстояния. Ее используют для обмена информацией с высокой скоростью и без помех, что делает такие кабели одним из наиболее эффективных и надежных способов связи.
Например, оптоволокно используют для повышения чувствительности в гироскопах – устройствах, которые определяют, как объект (квадрокоптер, робот, корабль) меняет направление движения или положение в пространстве. Чем тоньше будет волокно, тем больше витков можно сделать на катушке, встроенной в гироскоп, а следовательно, увеличить точность.
Во всем мире стремятся уменьшить габариты изделий из оптоволокна, чтобы можно было располагать их даже в труднодоступных местах, и при этом сохранить их защиту от агрессивных условий, например, погодных или производственных факторов – дождь, влажность, сухость, повышенные температуры и так далее.
Ученые Пермского Политеха провели исследования в два этапа. На первом –изучили поведение стекла во время технического процесса. Этот материал – аморфный, то есть не имеет явного перехода из твёрдого состояния в жидкое. Чаще всего при моделировании учитывают только упругие свойства стекла, но итоговые результаты недостаточно верно отражают его характер в реальности. Политехники предлагают рассчитывать изменение материала с учетом вязкоупругих свойств, что точнее и максимально приближенно к настоящему производству.
«Время и температура в техническом процессе влияют на уровень остаточных технологических напряжений в материале. Чем их больше, тем лучше передача сигнала по оптоволокну, поэтому важно моделировать и отслеживать этот этап изготовления», — поясняет кандидат технических наук, заместитель директора Передовой инженерной школы Анна Каменских.
При этом работа волокна зависит не только от стеклянных составляющих, но и от полимерного покрытия. Его наносят на изделие для защиты от внешних агрессивных воздействий. Поскольку само волокно достаточно тонкое (измеряется микронами), ученые предложили уменьшать толщину покрытия, тем самым минимизировать общие габариты готового изделия.
На втором этапе исследования политехники оценили рабочие характеристики оптоволокна при двухслойном и однослойном полимерном защитном покрытии и разных вариантах его геометрии.
«Мы рассматриваем два возможных направления развития: первое – уменьшение общей толщины покрытия без потери прочностных и защитных характеристик; второе – это переход к однослойному покрытию, также с возможным снижением толщины. Главная задача – уменьшить общий итоговый габарит оптоволокна с увеличением его способности сопротивляться негативным воздействиям и нагрузкам», — комментирует полученные результаты ассистент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Анастасия Богданова.
«Результаты исследования показали, что при двух слоях с уменьшением общей толщины покрытия возникают проблемы – нижний слой начинает давить на стекло, что в итоге может приводить к сбоям передачи информации. В однослойном полимерном покрытии волокно не теряет свою пропускную способность, при этом покрытие позволяет защитить изделие от внешних воздействий. Такой вариант показал свою эффективность», — дополняет старший преподаватель кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Ляйсан Сахабутдинова.
Ученые ПНИПУ определили, что переход к однослойным защитным полимерным покрытиям – это эффективный способ уменьшить размеры оптоволокна без потери его качества. Минимизация толщины повысит надежность и экономичность различных датчиков. Выявление нарушений во время мониторинга состояния зданий, мостов, рабочих механизмов различных конструкций станет более эффективным в труднодоступных местах за счет уменьшения габаритов изделий, что позволит своевременно принимать меры по обеспечению безопасности и требуемой надежности объектов исследования.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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