Научный журнал

Разработка встраиваемых волоконно-оптических систем мониторинга состояния технических объектов

Гнусин П.И.

ООО "Нева Технолоджи" (Санкт-Петербург)

Аннотация. В статье представлен ряд практических аспектов внедрения волоконно-оптических датчиков в структуру углепластиков и других полимерных композиционных материалов для создания встроенной системы мониторинга состояния композитного изделия в течение его жизненного цикла. Обоснована перспективность и принципиальная возможность создания таких систем, кратко представлен собственный демонстрационный стенд с внедренной системой.

Ключевые слова: встроенный датчик, композит, волоконная брэгговская решетка, жизненный цикл.

 

Development of embedded fiber-optic systems for monitoring the state of technical objects

Abstract. The paper presents practical aspects of the introduction of fiber-optic sensors into the structure of carbon plastics and other polymeric composite materials to create an embedded system for monitoring the state of a composite product during its life cycle. The prospects and the fundamental possibility of creating such systems are justified, a brief demonstration of its own demonstration stand with an embedded system is also presented.

Key words: integrated sensor, composite, fiber Bragg grating, life cycle.

Выпуск

Год

Ссылка на статью

№4(12)

2018

Гнусин П.И. Разработка встраиваемых волоконно-оптических систем мониторинга состояния технических объектов // Видеонаука: сетевой журн. 2018. №4(12). URL: https://videonauka.ru/stati/22-izmeritelnaya-apparatura-i-oborudovanie/213-razrabotka-vstraivaemykh-volokonno-opticheskikh-sistem-monitoringa-sostoyaniya-tekhnicheskikh-ob-ektov (дата обращения 21.12.2018).

 

Разработка встраиваемых волоконно-оптических систем мониторинга состояния технических объектов

 


В одной из предыдущих статей [1] автор описывал образец в форме балки постоянного (прямоугольного) сечения с жестко зафиксированным и свободным концом, изготовленный из полимерного композиционного материала на основе углеродных волокон и эпоксидного связующего и оснащенный массивом волоконно-оптических ВБР – датчиков (ВБР – волоконная Брэгговская решетка, англ. FBG, представляет собой чувствительный элемент таких датчиков). В упомянутой статье были изложены основы функционирования датчиков на основе ВБР, а также было показано, что оснащение балки всего пятью датчиками позволяет удовлетворительно восстанавливать состояние прогиба данной балки.

В настоящее время как коллективом ООО «Нева Технолоджи», в сотрудничестве с НИУ «ИТМО», так и рядом российских и зарубежных коллективов ведется работа по созданию необходимых компонент и технологий для оснащения аналогичным образом реальных изделий авиационно-космической техники, в частности, ключевой компоненты таких систем – малогабаритного (допускающего установку на объекте) приемно-регистрирующего устройства повышенной устойчивости, обладающего, как и стоечное регистрирующее оборудование, возможностью одновременного подключения нескольких десятков первичных преобразователей - ВБР. В видео, представленном в статье, представлены некоторые задачи, которые могла бы решать такая встроенная система, более подробно на конкретном примере обсуждается ее концепция и указывается на некоторые специальные теоретические аспекты внедрения датчиков в состав структуры композиционных материалов.

Отдельно следует сказать, что образец, представленный в статье [1], был усовершенствован коллективом ООО «Нева Технолоджи», в частности, усовершенствован (сделан итерационным) алгоритм расчета, проведена калибровка образца, что позволило значительно уменьшить  амплитуду «артефактов», о которых говорилось в статье (практически устранить их) и получить итоговую точность измерения прогибов на уровне 1 мм по всей длине образца (в том числе при двух точках приложения усилия), а также вычислять величину прогиба в реальном времени. На рис. 1-3 приведено окно программы расчета прогиба при одной и двух точках приложения усилия.

 

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Рисунок 3.

 

 

Выводы:

В ближайшее время (2-3 года) на рынке измерительной техники могут появиться малогабаритные встраиваемые системы, позволяющие по анализу напряженно-деформированного состояния элементов сложной конструкции (в частности, авиационной и космической техники) оценивать исправность конструкции и изменение ее геометрии под действием внешних нагрузок. Таким образом, станет возможным объективное управление данными системами по состоянию, в том числе без участия человека, что является актуальной задачей в рамках национальной технологической инициативы (НТИ).

 

Литература:

1. Гнусин П.И. Исследование возможностей углепластиковой детали, оснащенной массивом волоконно-оптических Брэгговских решёток // Видеонаука: сетевой журн. 2016. №1(1). URL: https://videonauka.ru/stati/13-tekhnicheskie-nauki/38-issledovanie-vozmozhnostej-ugleplastikovoj-detali-osnashchennoj-massivom-volokonno-opticheskikh-breggovskikh-reshjotok(дата обращения 9.12.2018).

Добавить комментарий

Авторы статей входят на сайт через форму авторизации, используя свои логин и пароль.

Нажимая кнопку «Отправить» пользователь выражает согласие на обработку персональных данных.

Все комментарии проходят модерацию / All comments will be published only after moderation


Защитный код
Обновить

Информация о журнале

Сетевое издание «Видеонаука»

Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 62708

(выдано Роскомнадзором 10 августа 2015 года)

ISSN 2499-9849

Учредитель: Гнусин Павел Игоревич

Главный редактор: Кокцинская Е.М.

6+

Контакты редакции

Адрес: Челябинская обл., г. Озерск, ул. Лесохим, д. 56

E-mail: journal@videonauka.ru

Телефон: +7 (921) 885-05-89

Skype: videonauka

Viber: +7 (921) 885-05-89

Подписка на новости

ВКонтакте  Facebook  Twitter  Linkedin  Youtube

Instagram  RSS  g+  tumblr  Livejournal

Нажимая кнопку "Подписаться" вы выражаете свое согласие на обработку персональных данных