Оптоволоконные датчики вибраций предотвратят железнодорожные аварии
Москва, 11:39, 18 Июл 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Гонконгского политехнического университета разработали новые датчики, измеряющие ускорение и вибрацию поездов. Технологию можно дополнить искусственным интеллектом для предотвращения железнодорожных аварий.
Оптоволоконные акселерометры позволят следить в реальном времени за состоянием железнодорожного полотна и устранять проблемы до аварий, сообщает sciencedaily.com. Устройства описаны в журнале Optics Express. Они определяют в 2 раза больше вибрационных частот в сравнении с классическими оптоволоконными акселерометрами.
Датчики не содержат подвижных частей. Они доказали работоспособность в условиях повышенного шума и электрического напряжения.
«Сенсоры подходят для измерения разных вибраций, не только на железной дороге. Так, с их помощью можно наблюдать за домами, мостами и крыльями самолетов», — сказал Чжэньгён Лю.
Ученые более 15 лет разрабатывают оптические сети для непрерывного слежения за важными железнодорожными элементами. Системы могут помочь заменить неэффективные и дорогие регулярные проверки. Новая разработка уже установлена в Гонконге и Сингапуре.
Стандартные оптоволоконные акселерометры основаны на волоконных решетках Брэгга и не могут измерять вибрации выше 500 Гц. Этого достаточно для большинства железнодорожных систем. Но датчики не могут измерять взаимодействие колес и рельс.
Для решения проблемы исследователи перешли на новые материалы. Их акселерометр основан на поляризационно-стабилизированном фотоном кристаллическом волокне, скрученном в диск, диаметром 15 мм. Элемент приклеен между подложкой из нержавеющей стали и цилиндрическим массовым блоком. При появлении вибрации последний давит на скрученное волокно с соответствующей частотой. Внешний импульс создает заметную волну света.
«Эта интерферометрическая конфигурация использует изменения световых характеристик, — сказал Лю. – Установка акселерометров на путях позволит следить за вибрациями и своевременно выявлять дефекты».
Опыты показали, что система выявляет ускорение, как пьезоэлектрические устройства. Но такие датчики требуют дорогих защищенных кабелей, снижающих воздействие электромагнитного интерференционного шума. Исследователи уже разработали новое оптоволокно для датчиков с уменьшенными внутренними диаметрами, потерями при скручивании и повышенным двойным лучевым преломлением. Оно позволит создавать более компактные, чувствительные акселерометры.
