Российское образование мирового класса!

Цель Проекта 5-100 – максимизация конкурентной позиции группы ведущих российских университетов на глобальном рынке образовательных услуг и исследовательских программ.

НОВОСТИ


Датчики безопасности

25 мая 2021 года

Мы продолжаем знакомить вас с исследованиями и открытиями, сделанными вузами Проекта 5-100, в рамках майской тематики «Новые угрозы и вызовы. Безопасность».

Сегодня в центре нашего внимания – разработки, посвященные датчикам. Эти устройства используются для сбора данных и обеспечения безопасности во всех сферах жизнедеятельности человека. Учитывая важность и обширную область применения этих устройств, многие ученые занимаются улучшением их функционирования.

Разработка Романа Ли, аспиранта кафедры электронных приборов и устройств СПбГЭТУ «ЛЭТИ», позволит повысить надежность передачи данных с датчиков, их энергоэффективность и устойчивость к внешним факторам воздействия. Это достигается благодаря применению технологии пассивной радиочастотной идентификации. «Если говорить об уникальности, – поясняет научный руководитель аспиранта Андрей Александрович Ухов, – то в рамках этой работы было создано устройство детектирования перемещений, работающее без батареи. Планируемые потребители таких устройств – музеи, в которых каждый экспонат оснащается детектором перемещений для предотвращения краж произведений искусства. Отсутствие батареи радикально увеличивает срок использования устройства, что позволяет существенно сократить затраты на обслуживание всего охранного комплекса музея».

1280x800-roman-li.473 (1).jpg

Усовершенствованием работы датчиков в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете занимаются также сотрудники кафедры фотоники.  Доцент кафедры Дмитрий Редька предложил контролировать состояние дорожного полотна с помощью волоконно-оптических датчиков деформации и температуры. Такие устройства собирают данные об изменениях в структуре дорожного покрытия в зависимости от нагрузки на него. Полученная в ходе исследований информация поможет проектировать надежные дороги, обеспечивая безопасность передвижения, а также осуществлять их своевременный ремонт.

full-1615486116zcOwb57AL3fbKDugaMLAgRC233sk6lcS1DmyNgLD.png

Исследуемые Дмитрием Редькой высокочувствительные волоконно-оптические датчики тоже не требуют электропитания, что позволяет установить их в уже существующую оптоволоконную сеть и получать данные удаленно. Принципом работы этого беспроводного устройства является использование свойств брэгговской волоконной решетки – области, расположенной в середине оптического волокна, в котором показатель преломления света изменяется с помощью ультрафиолета.  Отражение излучения на таком участке всегда происходит только в очень небольшой части спектра, остальной же свет пропускается без потерь. При этом длина волны отражаемого света будет зависеть от изменения внешних факторов воздействия: давления, температуры окружающей среды и т. д.

Волоконно-оптические датчики измерения деформаций и температуры прошли апробацию на одной из латвийских автомобильных дорог во время ее ремонта. «Наши эксперименты, – рассказывает Дмитрий Редька, – показывают, что волоконно-оптические датчики позволяют достаточно точно измерять деформации дорожного полотна. При этом важно отслеживать температуру, так как в теплую погоду асфальт податливее, и значения деформации повышаются. Используя наш подход при постоянном мониторинге, можно определить момент, когда на выбранном участке будет превышен предел допустимых деформаций, и учесть это при проектировании новых дорог и ремонте существующих». 

Ученые МФТИ решают проблему функционирования датчиков в воздухе. Сотрудники кафедры компьютерного моделирования МФТИ моделируют варианты оптимального размещения нового типа отечественных датчиков системы воздушных сигналов (СВС) в самолетах «Суперджет-100». Такие датчики повышают безопасность полетов в условиях обледенения. Использованные в расчетах алгоритмы были ранее признаны лучшими по быстродействию и экономичности на соревнованиях международной конференции International Workshop on High-Order CFD Methods (Кельн, Германия).

Актуальность изучаемой проблемы обусловлена не только климатическими условиями нашей страны, но и результатами исследований, полученными после катастрофы Airbus А330 в 2009 году. Расшифровка черных ящиков показала, что во время полета все три приемника датчиков полного давления (трубок Пито) замерзли под воздействием низких температур, в результате чего произошла полная потеря информации о скорости движения воздушного судна с последующим отключением автопилота.

В настоящее время SSJ-100 является первым самолетом, успешно прошедшим международную сертификацию Европейского агентства по безопасности в авиации (EASA) для более жестких требований к условиям обледенения датчиков.

5036380.jpg

Вопросы обеспечения безопасности во всех сферах жизнедеятельности человека сегодня являются одними из самых приоритетных. Над их решением трудятся ученые по всему миру. В следующем обзоре продолжим знакомить вас с разработками российских ученых из университетов – участников Проекта 5-100 по данной проблематике.