Среди сенсоров, используемых для измерений различных физических величин, в последнее десятилетие все большее распространение получают датчики, в которых чувствительным элементом является оптоволокно. Эти сенсоры используются для контроля деформаций, температуры, давления, вибрации, угловых и линейных перемещений
Технологические ниши, практически безраздельно занимаемые волоконно-оптическими датчиками (точечными и пространственно-распределенными), - это, в первую очередь, системы мониторинга, в которых исключены возможности электрических измерений (а их достаточно много в аэрокосмических приложениях, на атомных электростанциях и в нефтегазовом комплексе). Второе требование, которое не могут удовлетворить традиционные электронные датчики (ВОД), - это высочайшая устойчивость («полное безразличие») к электромагнитным помехам. Третье - способность работать в химически агрессивных средах, может быть выполнено только при использовании защитных покрытий, которые, естественно, приводят к удорожанию сенсора.
Для удовлетворения указанных требований волоконно-оптическим датчикам нет необходимости в каких-либо дополнительных конструкторских решениях для защиты от окружающей среды (экранирования от воздействия электромагнитных волн, изоляции от внешних химвоздействий и т. д.). И при этом ВОД характеризуются самой низкой себестоимостью, что обуславливает их широкое применение в крупномасштабных объектах, где необходима установка сотен точечных датчиков, которые, кстати, могут быть заменены протяженными ВОД.
Однако и у ВОД, созданных на основе предлагаемых сегодня на мировом рынке оптоволокон, есть ограничения по условиям применения, например, по возможности работы при высоких температурах и уровнях радиационного излучения. А для повышения температурных и радиационных пределов ВОД, очевидно, необходимы новые по составу оптические волокна, которые являются чувствительными элементами и в точечных, и в «протяженных» датчиках.
И вот такую разработку осуществила интернациональная группа, сформированная из специалистов Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Центра оптических исследований (Мексика). Опытные образцы оптоволокон по созданной российскими и мексиканскими учеными технологии изготовлены в Исследовательском институте керамики и стекла (Индия). Суперустойчивое оптоволокно получено в результате легирования кварцевого стекла эрбием, гольмием, висмутом и внесением в него наночастиц серебра и кремния (технология патентуется). Экспериментальные образцы ВОД из этого оптоволокна при тестировании показали высокую точность измерения радиационного излучения (альфа-, бета-, гамма-) в широком диапазоне и температур до 1700 градусов Цельсия, что позволяет их рекомендовать для эксплуатации в экстремальных условиях, например, в системах термомониторинга нефтяных скважин, дозиметрии на атомных электростанциях, измерения радиационного фона в космических аппаратах и в других жестких условиях применения.
Комментарии
Отправить комментарий