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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Китайские и британские палеонтологи обнаружили древнейший эволюционный прообраз челюстей современных пауков и скорпионов. Просканировав окаменелость животного Urokodia aequalis возрастом 518 миллионов лет, ученые выявили самую раннюю известную науке переходную форму хелицер. Трехмерная модель впервые наглядно показала, как именно возникло главное оружие паукообразных: несколько суставов длинных хватательных конечностей, характерных для кембрийских хищников, срослись воедино и образовали новый ротовой аппарат.
Интриги и тайные свидания — прерогатива не только людей. В мире дикой природы тоже случаются драмы, и одна из них развернулась в лесах Северной Америки. Маленькие серые птицы, известные в науке как гаички Гамбела, долгое время считались образцом супружеской верности, но на деле оказались хитрыми стратегами. Они заводят потомство не только от постоянного партнера, но и от самца-соседа с определенным набором качеств. Авторы нового исследования попытались выяснить, что толкает самок на измену и как это влияет на выживание всего вида.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
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.
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