Ученые Пермского политеха изучили, как сделать оптоволокно, используемое в гироскопах, чувствительнее – для этого они изобрели метод, который позволяет делать покрытие оптоволокна тоньше и сохранить качественную защиту от внешних агрессивных условий.
В настоящее время для мониторинга зданий, мостов и других инфраструктурных объектов используются различные датчики, позволяющие своевременно выявлять нарушения и износ в конструкциях. При этом в приборостроении активно развивается направление, в котором оптоволокно применяют в качестве линии передачи данных и чувствительного элемента – части датчика, которая преобразует информацию извне в электрические сигналы. Оптоволокно используется для обмена информацией с высокой скоростью и без помех, что делает такие кабели одним из наиболее эффективных и надежных способов связи. Также оптоволокно используют для повышения чувствительности в гироскопах, причем чем тоньше будет волокно, тем больше витков можно сделать на катушке, встроенной в гироскоп, тем самым увеличив точность прибора.
Ученые Пермского политеха выяснили, как сделать более тонкое покрытие оптоволокна, чтобы минимизировать габариты изделий и при этом сохранить качественную защиту от внешних агрессивных условий. Для этого они провели двухэтапное исследование. На первом этапе изучили поведение стекла во время технического процесса. Этот материал аморфный, то есть не имеет явного перехода из твердого состояния в жидкое. Чаще всего при моделировании учитывают только упругие свойства стекла, но итоговые результаты недостаточно верно отражают его характер в реальности. Исследователи предлагают рассчитывать изменение материала с учетом вязкоупругих свойств, что точнее и максимально приближено к настоящему производству.
По словам кандидата технических наук, заместителя директора Передовой инженерной школы Анны Каменских, 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.
При этом работа волокна зависит не только от стеклянных составляющих, но и от полимерного покрытия, которое наносится для защиты от внешних воздействий. И поскольку само волокно достаточно тонкое, ученые предлагают уменьшить и толщину покрытия защитного слоя. Это позволит уменьшить и габариты готового изделия.
На втором этапе исследования политехники оценили рабочие характеристики оптоволокна при двухслойном и однослойном полимерном защитном покрытии и разных вариантах его геометрии. Главная задача при этом состоит в том, чтобы уменьшить общий итоговый габарит оптоволокна с увеличением его способности сопротивляться негативным воздействиям и нагрузкам. В результате оказалось, что в однослойном полимерном покрытии волокно не теряет свою пропускную способность, при этом покрытие позволяет защитить изделие от внешних воздействий.
В ПНИПУ отмечают, что переход к однослойным защитным покрытиям из полимеров позволит улучшить характеристики и уменьшить размеры оптоволокна без потери качества, а также повысит надежность и экономичность различных датчиков. Кроме того, уменьшение размеров самих датчиков позволит успешнее применять их при обследовании различных строительных объектов и своевременно принимать меры по обеспечению их безопасности и надежности.
Исследование с подробными результатами было опубликовано в журнале Polymers.
Источник: Naked Science
распечатать статью
