Современная электроника №7/2023

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2023 Тензодатчикидеформациииакселерометры FBG- технологиисволоконно - оптической связью Рис . 1. Система возобновляемых источников энергии с мощными ветрогенераторами , обеспечивающая альтернативный и аварийный « канал » энергопитания для финских моногородов Иматра и Лаппенранта Динамический и многофакторный мониторинг целостности конструкций на земле , под водой и в воздухе – особая задача и перспективное направление в производственном секторе РЭА и оборудования . На примере тензодатчиков деформации поверхности , угла деформации , перемещения , наклона , экстензометров и акселерометров , адаптированных для волоконно - оптических линий и программируемых электронных контроллеров , в статье рассматриваются их технические характеристики с вариантами применения в промышленности , строительстве и в быту . Надежда Морозоватая Преимущества и возможности применения оптоволоконных измерительных систем В начале ХХ I века компания Scaime продемонстрировала успешный вывод технологии Fiber Optic Bragg Grating (FBG) на рынок структурного мони - торинга строительных объектов и инженерных сооружений . В строи - тельной сфере , судостроении , транс - портной инфраструктуре и промыш - ленных инновациях в разных сферах , включая мосто - и тоннелестроение , железнодорожную отрасль , морские и речные шлюзы , а также мощные прессы , электроэнергетику , волокон - но - оптическим датчикам практически нет замены . Оптоволоконные датчики деформации и устройства на их основе применяются для контроля деформа - ции шельфовых нефтяных платформ , проверки целостности буровой вышки после сильных внешних воздействий , таких как обледенение , волны , шторм и воздействие атмосферных молние - вых разрядов . Кроме того , в составе оптоволоконных линий датчики кон - троля деформации и акселерометры обеспечивают сбор и корректную пере - дачу динамически изменяющихся дан - ных к устройствам контроллеров , ана - лизаторов и хранения . Все , что касается контроля и изме - рения деформации , угла отклоне - ния , ускорения перемещений и даже , в отдельных случаях , температуры обе - спечивается оптоволоконными дат - чиками – FBG- сенсорами . Преимуще - ства волоконно - оптических датчиков ( ВОД ), волоконно - оптических акселе - раторов ( ВОА ) и систем на их основе по - разному определяются сферой при - менения . Наиболее наглядно зависи - мость контролируемых параметров от сферы применения представлена в табл . 1. Эти особенности и перспективы под - робно рассмотрены в [1] и [6]. И даже этот представленный перечень воз - можностей далеко не полон . К при - меру , ВОД типа OBSG и др ., кроме прочего , используются в локальных и передвижных конструкциях , в том чис - ле в условиях повышенной вибрации и детонации . На рис . 1 представлен вид мощного ветрогенератора в пригороде Лаппенранты , вблизи российской гра - ницы [4]. Ветрогенераторы , установленные в Финляндии , уже много лет обеспечи - вают условно « бесплатную » электро - энергию в некоторых коммунах . При - мерно такая же ситуация в Германии и Испании . Оптоволоконные датчики в лопастях ветрогенератора применяют - ся как важный элемент системы кон - троля лопастей турбины . Несколько волоконно - оптических датчиков смон - тированы внутри лопастей на этапе монтажа конструкции ветрогенерато - ра . Оптические датчики способствуют Таблица 1. Преимущества датчиков для различных сфер применения Особенности оптоволоконных систем Преимущества для сфер применения Нечувствительность к электромагнитным помехам Железная дорога , вблизи радиопередающих станций и радаров , высоковольтных линий и др . Нет проблемы коррозии Морские и речные суда , подводные конструкции , уличные применения и др . Искробезопасность , взрывобезопасность Опасные зоны ( нефтехимия и др .) Высокая надёжность и большой срок службы ( более 20 лет ) Необслуживаемые объекты и труднодоступные зоны Хорошая сопротивляемость цикличным нагрузкам Конструкции , подверженные значительным деформациям ( до 10 000 мкм / м ) Возможность монтажа до 16 датчиков на одну линию , слабое затухание сигнала в оптоволокне Протяжённые объекты ( до нескольких километров ), объекты сложной конфигурации и др .