В ПГУ разработали и запатентовали волоконно-оптический датчик угла наклона: новый шаг в точности и безопасности объектов промышленности.

Изобретение Пензенского государственного университета (ПГУ), которое проводилось в рамках национального проекта «Наука и университеты», позволит проводить более точные измерения в ракетно-космической отрасли, геодезии, строительстве, горном деле, нефтяной промышленности.

 Волоконно-оптические маятниковые датчики угла наклона позволяют непрерывно отслеживать состояние инженерных деталей и сооружений 
 в условиях сильных электромагнитных помех, высоких и низких температур, а также при значительном загрязнении воздуха. Эти устройства обеспечивают быстродействие и высокую чувствительность, что позволяет корректировать работу подвижных объектов. Например, буровые установки в нефтяной и газовой промышленности, что в свою очередь улучшает безопасность промышленных объектов.

 Над созданием датчика трудились: аспирант Алексей Кукушкин, доктор технических наук, профессор кафедры «Радиотехника и радиоэлектронные системы» Елена Бадеева, доктор технических наук, профессор кафедры «Приборостроение» Татьяна Мурашкина, кандидат технических наук, начальник исследовательской лаборатории АО «НИИФИ» Дмитрий Серебряков, студент факультета промышленных технологий, электроэнергетики и транспорта Владислав Бадеев.

 Научному коллективу ПГУудалось расширить диапазон измерения угла наклона волоконно-оптических датчиков до 30 градусов при отклонении объекта и влево, и в право от вертикали. В настоящее время на рынке представлены модели, которые могут производить измерения до 10 градусов в обе стороны. Например, датчик FBG-IN-320 от корейского производителя FBG и датчик угла наклона ASTRO A541 от пермского производителя Инверсия-Сенсор. Кроме того, известные аналоги датчика менее пожаробезопасны, хрупкие, быстро изнашиваются, имеют большие размеры.

  «Наш датчик будет востребован предприятиями, на которых необходимо проводить измерения угла наклона в условиях возможного воздействия радиационного излучения. На его работу излучение не повлияет, чего нельзя сказать об известных датчиках. Он полностью пожаробезопасен, так как электрических элементов в измерительной части датчика нет», — поделился Алексей Кукушкин. 

Аспирант Алексей Кукушкин, уверен, что простота конструкции датчика позволит внедрить его в различные сферы промышленности, такие как нефтегазовый комплекс, ракетно-космическая отрасль. Преимущество датчика и в том, что он долговечен. Такой параметр достигается благодаря оригинальной конструкции, в которой исключается вероятность поломки самого чувствительного элемента — маятника при его транспортировке и эксплуатации.

«Один из примеров установки волоконно-оптического датчика наклона — размещение его на куполе ядерного реактора, когда датчик в составе системы мониторинга напряженно-деформированного состояния купола будет непрерывно измерять любые отклонения от нормы его углового положения. В случае изменения позиции, например, при возникновении угловых перемещений деталей или рычагов управления, датчик сигнализирует о происходящем. Таким образом, он обеспечивает непрерывное контроль и своевременное обнаружение любых изменений в положении объекта», — рассказал Алексей Кукушкин. 

Исследователь также сообщил, что на стартовых площадках космодромов используются системы контроля угловых перемещений ферм-опор, но с использованием тросиковых датчиков. Это вызывает проблемы безопасности и помехоустойчивости из-за их электромеханического принципа работы. 

 Внедрение волоконно-оптических датчиков угловых перемещений — перспективное решение. Оно поможет уменьшить массу измерительных средств и кабельных сетей, а также повысить безопасность и помехоустойчивость системы контроля. 

В настоящее время ведутся переговоры по дальнейшему сотрудничеству с Пермской научно-производственной приборостроительной компанией (ПАО «ПНППК»), которая занимается разработкой и производством датчиков и систем для навигации, стабилизации и ориентации различного рода подвижных объектов.

 Источник: ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет"