#датчики

Гидроцилиндры — это «мышцы» бульдозеров и экскаваторов. Они двигают стрелы, ковши и отвалы. Их износ невозможно заметить снаружи, традиционная диагностика фиксирует проблему лишь при серьезной утечке масла (около 15 мл/мин), когда поломка уже практически случилась, а плановая замена всех уплотнений обходится дорого и создает лишние простои. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПГАТУ разработали метод, который оценивает состояние гидроцилиндров за доли секунды с помощью одного датчика давления и выявляет неисправности на 50% раньше, чем традиционные способы.

Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.

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.

В современной авиации надежность — ключевое требование. Особенно это касается авиационного двигателя, стабильная работа которого зависит в том числе от измерений датчиков системы автоматического управления, отказ которых может привести к его нештатной работе. Традиционные решения, такие как установка дополнительных датчиков для контроля показателей, имеют существенные недостатки. Это утяжеляет всю конструкцию и не защищает от ситуаций, когда из строя выходит сразу несколько приборов. Ученые Пермского Политеха совместно со специалистами АО «ОДК-Авиадвигатель» разработали программу адаптивного наблюдателя для системы управления двигателем и впервые провели ее натурные испытания в реальном времени в составе стенда при испытаниях авиационного двигателя пятого поколения тягой 35 тонн силы.

Коллектив российских и индийских ученых исследовал характеристики двух видов микроструктурированных оптических волокон. Эта работа показывает новые возможности для повышения эффективности передачи данных.

Ученые провели эксперименты  с инновационным микроструктурированным оптическим волокном, исследуя новые возможности его практического применения. Результаты представляют интерес для разработки чувствительных оптических датчиков, каналов высокоскоростной передачи данных и систем мониторинга инфраструктуры.

Коллектив российских ученых синтезировал и исследовал галлий-замещенный гексаферрит бария. Исследование будет полезно для оптимизации процесса модифицирования ферритов и производства датчиков, работающих в широком температурном диапазоне, например, для системы «умного дома».

Ученые ИТМО выяснили, как формируются градиентные структуры соединений кобальта при образовании осадков Лизеганга в агаровом геле. Исследователи зафиксировали шесть фаз осадка с разными свойствами. В перспективе этот подход позволит быстро и дешево создавать новые материалы с заданными характеристиками. Их можно будет использовать в качестве подложек для клеток в электрохимических устройствах, термодатчиках и для антимикробного покрытия.

Синхронные двигатели с постоянными магнитами широко используются в робототехнике, промышленных приводах, электрогенераторах, насосах для перекачки нефти и воды и других системах, где важны точность и динамика. Традиционные методы управления требуют наличия датчиков положения и скорости, однако их применение ограничено условиями эксплуатации: они могут быть слишком чувствительны к вибрации и ударам, подвергаться воздействию электромагнитных помех, не работать при высоких температурах, возникающих в двигателе. Это приводит к неточным показаниям или поломкам. Ученые Пермского Политеха предложили новый метод бездатчикового управления синхронным двигателем, который поддерживает широкий диапазон скоростей и нагрузок, при этом требуя меньше вычислительных ресурсов. Статистические ошибки этой системы составляют менее одного процента.

В РТУ МИРЭА проанализировали магнитные наноструктуры, используя магниторефрактивный эффект. Этот метод позволяет исследовать свойства материалов, не разрушая их, что особенно важно для микроэлектроники и нанотехнологий. При этом новый метод позволяет не только анализировать уже созданные материалы, но и заранее проектировать новые — с нужными свойствами.

Синхронные двигатели применяют там, где нужна большая мощность для привода в движение различных механизмов и устройств – компрессоров, насосов, мельниц. Это важно для энергетической, промышленной и авиационной отраслей. Для упрощения работы используют систему автоматического бездатчикового управления, которая позволяет в режиме реального времени косвенно получить информацию о положении ротора и скорости вращения двигателя. В известных системах при изменении условий эксплуатации эффективность работы снижается, теряется стабильный контроль над механизмом. Ученые Пермского Политеха разработали новый подход к адаптации наблюдателя синхронного двигателя, который повышает надежность и точность системы управления.

В строительстве зданий, дорог, дамб, мостов и тоннелей широко используют геотекстиль — синтетический материал, который укрепляет грунтовое основание и увеличивает его несущую способность. Сейчас активно изучается идея «умного геотекстиля», когда в сам материал внедряют специальные датчики для удаленного контроля состояния грунта. Это позволит значительно повысить безопасность объекта, заранее предупреждая о необходимости ремонта или о возникновении аварийной ситуации. Ученые ПНИПУ разработали волоконно-оптическую систему для непрерывного мониторинга геотекстиля. Она надежно фиксирует его смещение до 0,5 миллиметров и по стоимости гораздо дешевле волоконных датчиков, которые пока применяются для контроля за состоянием зданий и сооружений.

Ученые НИТУ МИСИС представили новые ультратонкие аморфные микропровода для биомедицинских бесконтактных датчиков и встраиваемых в имплантаты сенсорных элементов. Это открывает новые перспективы для изготовления высокочувствительных диагностических приборов и «умных» имплантатов, которые смогут отследить зарождение деградационных процессов, а также выявить причины отторжения или ослабления имплантатов. В отличии от аналогов, представленные микропровода тоньше и рентабельнее в производстве.

Среди используемых сегодня методов измерения магнитного поля весьма перспективен — магнитометрия на основе так называемых NV-центров в алмазе. В НИЯУ МИФИ разработали метод преодоления искажений в работе магнитных сенсоров этого типа и тем самым повышения их точности.

В аэрокосмической сфере применяют сенсорную технику для оценки внешних силовых воздействий на аэродинамическую поверхность. Это могут быть удары града, бетонной крошки из-под переднего колеса при взлете самолета, частицы космического мусора и так далее. Научное сообщество стремится усовершенствовать индикаторные и тактильные полимерные покрытия. Ученые Пермского Политеха исследовали закономерности реакции тактильной поверхности сенсорной техники на внешнее воздействие. Это позволит улучшить систему мониторинга и снизить риски возникновения аварийных ситуаций из-за нестабильной работы датчиков.

Исследователи из МФТИ и Пекинского технологического института сделали значительный шаг вперед в области сегнетоэлектрических материалов. Они разработали новый метод создания ультратонких пленок с исключительными свойствами. Эта работа прокладывает путь к разработке миниатюрных электронных устройств нового поколения.

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.

В современном мире среди навигационных систем все популярнее становятся системы на основе инерциальных датчиков для автономного определения положения и ориентации объекта в пространстве. Их плюс в том, что они не зависят от внешних источников информации, а обеспечивают точное позиционирование, получая данные о положении объекта в трехосевой системе координат. Они активно используются в авиации, космонавтике, на кораблях и подводных лодках, а также БПЛА. Однако точность позиционирования устройств в пространстве во многом зависит от стабильности внутренних параметров. Скачки характеристик приводят к погрешностям, а значит, к некорректному определению местоположения объекта. Ученые ПНИПУ разработали алгоритмы для стабилизации параметров системы, которые потенциально позволят в несколько раз повысить точность навигационных систем. Управление транспортом под водой, в небе и космосе станет надежнее и безопаснее.

Специалисты Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали методику изготовления подложек для SERS-датчиков на основе наночастиц и поверхностных наноостровковых пленок серебра. Разработанные подложки могут использоваться как платформа для обнаружения химических, биологических и токсичных примесей в системах безопасности, экологического мониторинга, фармакологии, биологии и химии, например, для обнаружения пестицидов в пищевых продуктах.

Волоконно-оптические датчики активно используют в мире для определения деформаций на поверхности конструкций, например, при мониторинге зданий, ангаров и мостов. Благодаря научному сообществу скоро будет возможно и внутри изделий контролировать дефектообразование с помощью оптоволокна. Сейчас изучается возможность их внедрения в композиционные материалы. Однако здесь важно учитывать специфику изготовления деталей из композитов и характеристики самих приборов. Сегодня на производстве не оценивают технологические деформации изделий таким способом. Ученые ПНИПУ предлагают внедрять волоконно-оптические датчики внутрь полимерной композиционной конструкции и получать данные о нарушениях, сохраняя при этом все эксплуатационные свойства. Такой способ позволит предсказывать возможное разрушение детали в процессе ее создания.

Сегодня большая доля нефти добывается с помощью установок электроцентробежных насосов. Во всем мире для их стабильной работы и управления в реальном времени используют телеметрические системы, которые измеряют все параметры процессов добычи (давление, температуру, вибрации, работу оборудования). Это дорогостоящие комплексы и при повреждении хотя бы одного датчика измерения потребуются время на ремонт и большие финансовые затраты. Поэтому важно свести к минимуму использование измерительных приборов. Ученые Пермского Политеха разработали систему бездатчикового управления и наблюдения за параметрами работы насосов. До того в мире такая технология не применялась, она повышает надежность и энергоэффективность добычи нефтепродуктов.

Синхронные двигатели широко применяются в машиностроении, энергетике, строительстве и металлургии благодаря своей эффективности, мощности и надежности. Однако регуляторы, которые обычно управляют параметрами работы таких двигателей, например, скоростью, не всегда обеспечивают высокое качество контроля. В результате эффективность двигателя снижается, растет потребление электроэнергии и износ деталей. Ученые ПНИПУ предложили решение этой проблемы: нечеткий регулятор, основанный на знаниях эксперта-человека, позволит более точно и стабильно управлять работой двигателя.

Почти половина действующих нефтедобывающих скважин России и стран СНГ эксплуатируется штанговыми насосными установками. Широкое применение такого оборудования связано с высокой надежностью, простотой обслуживания и возможностью ремонта в промысловых условиях. Однако двигатель такого оборудования потребляет большое количество электричества, что приводит к высоким финансовым затратам, а, значит, к повышению себестоимости нефти. Для решения проблемы исследователи Пермского Политеха разработали комплекс бездатчикового управления процессом добычи нефти на основе цифровой модели насосной установки.

Оптоволокно продолжает набирать популярность из-за способности мгновенно передавать данные на большие расстояния без потерь и с высокой скоростью. Малые габариты, низкое энергопотребление, устойчивость к перепаду температур и агрессивным средам позволяют использовать стеклянные волокна для оптических датчиков, лазеров, гироскопов, сбора информации в нефтяных скважинах и даже в космосе. В связи с этим требования к материалу по прочности, радиационной стойкости, температуре эксплуатации и иным свойствам постоянно возрастают. Для повышения надежности оптического волокна все чаще используют полимерное покрытие. Ученые Пермского Политеха рассмотрели процесс нанесения укрепляющего состава на волокно и разработали модель, которая позволит рассчитать необходимую толщину покрытия.

Сегодня технология квантового распределения ключей (КРК) на расстояниях свыше одной тысячи километров реализуется исключительно с помощью систем оптической связи через искусственные спутники. Для приема и передачи оптического излучения с Земли на спутник применяются широкоапертурные оптические системы. С целью повышения эффективности передачи и приема информационных сигналов в атмосферных трассах применяют адаптивную оптику, ключевым элементом которой является датчик волнового фронта. В МТУСИ разработали уникальный экспериментальный стенд с конфигурируемым датчиком волнового фронта, на котором отрабатываются математические алгоритмы анализа изображения в видимой и инфракрасной области спектра для построения поверхности волнового фронта с высоким пространственным разрешением и быстрым действием.

Автоматические системы управления находят свое применение в самых разных областях — от высокотехнологичного производства до бытовой техники. Например, система «умный дом» может самостоятельно разогреть ужин до приезда человека или наполнить ванну, а многие автомобили умеют анализировать ситуацию вокруг и парковаться без участия водителя. Использование таких систем также позволяет повысить характеристики управляющего объекта с точки зрения быстродействия и эффективности. Постоянное развитие и модернизация техники приводит к усложнению автоматических систем управления, которым необходимо получать больше информации о состоянии устройств. Ученые Пермского Политеха создали устройство, которое поможет быстрее проводить измерения в автоматических системах управления, а еще повысит их надежность.

Инженеры, работающие в сфере робототехники и измерительной техники, постоянно совершенствуют сенсорные покрытия, чтобы повысить их чувствительность. Они позволяют отслеживать температуру, внешние воздействия и удары, а также определять форму и размер, контактирующих с ними тел. Ученые Пермского Политеха разработали электромеханическую модель тактильного полимерного покрытия со встроенным оптоволоконным датчиком. На его поверхности расположен слой специальных ворсинок – «вибрисс», которые позволяют «ощущать» окружающие предметы. Разработку можно использовать при создании отечественных человекоподобных роботов, бионических протезов и искусственных органов.

Новый метод измерения искажений, которые претерпевает свет в оптических системах с использованием голограмм, разработан в Лаборатории фотоники и оптической обработки информации НИЯУ МИФИ совместно с коллегами из МГТУ имени Баумана и ФИАН имени Лебедева.

Американские ученые предложили отслеживать растяжение мышц с помощью магнитных датчиков, вживленных внутрь тела. В своем исследовании они показали, что система позволяет рассчитать длину мышцы менее чем за миллисекунды, а сами датчики биосовместимы и безопасны. В будущем технология позволит улучшить существующие системы управления протезами конечностей.

Американские разработчики продемонстрировали прототип устройства, позволяющего регистрировать механические деформации. Живущий в нем планктон люминесцирует в ответ на возникшее напряжение, а на свету подзаряжается сам.

Твердая стеклокерамика остается прозрачной, но начинает люминесцировать под действием механического стресса.

Сегодня в нефтяной отрасли остро стоит вопрос энергоэффективности. До 60 процентов электричества, потребляемого нефтедобывающими насосными установками, приходится на двигатель, что приводит к высоким финансовым затратам, а следовательно, к повышению себестоимости нефти. Для решения проблемы исследователи Пермского Политеха разработали комплекс бездатчикового управления процессом добычи нефти на основе цифровой модели насосной установки.

По данным «Автостата», рынок электромобилей в России за 2021 год вырос более чем в 1,5 раза и по прогнозам будет ежегодно удваиваться. Однако на сегодняшний день в большинстве бортовых систем бюджетных электрокаров отсутствует возможность удаленного мониторинга состояния транспортного средства, в том числе нет управления системой климат-контроля при эксплуатации автомобиля зимой. Исследователи из Пермского Политеха разработали новый подход к оптимизации системы мониторинга состояния электромобилей. Технология позволит в режиме реального времени принимать решения по оптимальной скорости передвижения, уровню рекуперации электроэнергии с учетом наличия зарядной инфраструктуры, рельефа местности и природно-климатических условий на маршруте следования.

Сотрудники Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного федерального университета исследовали влияние материалов на частоту мембран, что позволило выявить новые закономерности, которые могут усовершенствовать приборы для ультразвуковой диагностики.

Исследователи из Пермского Политеха разработали уникальную технологию, которая позволяет мгновенно отслеживать разрушение ответственных конструкций. Это можно будет сделать с помощью Smart-слоев – оптоволоконных «нитей», которые внедряются внутрь изделий из композитных материалов, а также их можно крепить на поверхность готовых конструкций. Разработка, у которой пока нет аналогов в мире, поможет проводить мониторинг состояния изделий в режиме реального времени без остановки рабочего процесса производства.

Некоторые сведения о животных можно получить только с помощью полевых наблюдений. Разумеется, это не самая простая задача: вмешиваться в происходящее ни в коем случае нельзя, а некоторые виды заметно проворнее человека, обитают в труднодоступной местности, слышат движение за несколько километров и умело прячутся от любопытных глаз. В таких случаях на выручку науке приходят технологические уловки.

Британскую многоцелевую атомную субмарину HMS Talent типа Trafalgar оборудовали новыми датчиками. Предположительно, речь идет об аналоге российской системы обнаружения кильватерного следа, или СОКС.

Представлено миниатюрное устройство, способное отслеживать уровень стресса по составу пота.

Разработку показала компания Jaguar Land Rover. Считается, что она позволит водителям меньше отвлекаться от работы и снизит риск распространения бактерий и вирусов.

Палубный истребитель F/A-18 Super Hornet ВМС США выполнил первый полет с подвесным контейнером Infrared Search and Track (IRST) Block II, существенно увеличивающим ситуационную осведомленность летчика.

Ученые НИТУ «МИСиС» в ходе исследований сплавов системы железо-галлий выявили новые закономерности, позволяющие контролировать структуру этих материалов и, как следствие, эффективнее управлять их свойствами. С практической точки зрения это расширяет возможности их дальнейшего применения в высокоточных датчиках давления и гидролокаторах.

Northrop Grumman, Raytheon, Leidos и L3Harris представят свои решения, которые обеспечат противоракетную оборону США более эффективными сенсорами.

Способности системы CRISPR/Cas сохранять информацию помогли сделать из бактерии датчик, способный записывать данные мониторинга в собственную ДНК.

Российский Фонд перспективных исследований (ФПИ) приступил к разработке и испытаниям прототипа системы, способной проводить автоматическую диагностику агрегатов и узлов авиатехники.

Ученые из Университета Ньюкасла провели исследование, согласно которому датчики, установленные в современных гаджетах, помогают хакерам красть личную информацию пользователей.

Шведская компания Semcon разработала автомобильную систему дворников, которая предсказывает, когда на стекла могут попасть брызги, и начинает очищать их заранее.

Расположенная в Великобритании компания Inova Design Solutions Ltd намерена в 2017 году провести полевые испытания уникальных мини-датчиков Bodytrak.

Голландцы разработали специальный костюм с множеством датчиков, который поможет людям, перенесшим инсульт, восстановиться.

Британское министерство обороны представило новую технологию носимых датчиков, предназначенных для отслеживания солдат и предотвращения инцидентов «дружественного огня».

Ученые из MIT разработали крошечный оптический датчик, который может быть встроен в кончик иглы, что даст врачам немедленную обратную связь на окружающие иглу ткани.