Көшкінбаев сәулетбек жолдықараұлы технологиялық процестерді бақылауға арналған талшықты-оптикалық көпфункционалды датчиктердің функционалдығын зерттеу және модельдеу
КІРІСПЕ Шешілетін ғылыми-технологиялық проблеманың (міндеттердің) қазіргі жай-күйін бағалау
жүктеу/скачать 6,91 Mb.
|
koshkynbaev-s-zh-phd-s-sp
| КІРІСПЕ
Шешілетін ғылыми-технологиялық проблеманың (міндеттердің) қазіргі жай-күйін бағалау Ондаған жылдар бойы физикалық және механикалық құбылыстарды өлшеудің негізгі әдісі электр датчиктері болды (тензорезистивті, Ішекті, Потенциометриялық және т.б.). Олардың көптеген салаларда қолданылатына қарамастан, электр датчиктерінің бірқатар кемшіліктері бар, мысалы: сигналдың жоғалуы, электромагниттік кедергілерге сезімталдық, ұшқын өткізбейтін электр тізбегін ұйымдастыру қажеттілігі (егер жарылыс қаупі болса). Бұл шектеулер электр датчиктерін жарамсыз етеді немесе бірқатар тапсырмаларды орындау кезінде қолдануды қиындатады. Талшықты-оптикалық сенсорларды пайдалану бұл мәселелердің тамаша шешімі болып табылады. Талшықты-оптикалық датчиктерде сигнал талшықтағы жарық болып табылады, ал дәстүрлі электр датчиктеріндегі мыс сымдағы электр энергиясы болып табылады. Соңғы жиырма жыл ішінде оптоэлектроника мен талшықты-оптикалық телекоммуникация саласындағы көптеген инновациялар оптикалық құрылғылардың және олардың компоненттерінің бағасының айтарлықтай төмендеуіне және сапасының айтарлықтай жақсаруына әкелді. Бұл талшықты-оптикалық датчиктерге эксперименттік зертханалық аспаптар санатынан ғимараттар мен құрылыстарды бақылау және т.б. салаларда кеңінен қолданылатын аспаптар санатына өтуге мүмкіндік берді. Бусурин В. М., Бутусов М. М., Бурков В. Д., Гори А. В., Гуляев Ю. А., Малков Я. В., Мурашкина Т. И., Потапов Б., Окоси Т, Оцу М, Окамато Т және т.б. сияқты ресейлік және шетелдік ғалымдар талшықты-оптикалық датчиктерді (ТОД) жобалаудың теориялық негіздерін, элементтері мен механизмдерін әзірлеуге, дамытуға айтарлықтай үлес қосты. Қазіргі заманғы талшықты-оптикалық датчиктер келесідей қасиеттерге ие : абсолютті жарылыс қауіпсіздігіне байланысты жарылыс қаупі бар ортада қолдануға болады; олар жоғары механикалық беріктікке, шағын өлшемге, қарапайым құрылымға және сәйкесінше жоғары сенімділікке ие; химиялық инертті; диэлектрлік материалдардан жасалады, олар арқылы электр тогының өту жолдарының болмауын қамтамасыз етеді; жоғары температураға, механикалық соққыларға, тербелістерге және басқа да қоршаған орта әсерлеріне жоғары төзімділікке ие; контактісіз және қашықтықтан өлшеуге мүмкіндік береді. Кейбір талшықты-оптикалық датчиктерді электронды құрылғыларды мүлдем қолдануға болмайтын жағдайларда қолдануға болады немесе мұндай пайдалану айтарлықтай қиындықтар мен шығындармен бірге жүреді (мысалы, айнымалы ток генераторлары, трансформаторлар сияқты жоғары вольтты электр аппараттарындағы температураны өлшеу; жоғары вольтты электр желілеріндегі ток пен кернеуді өлшеу; қол жетпейтін қиын жерлерде жылу өткізгіштігі төмен және айнымалы шағылысу қабілеті бар шағын беттердің температурасын жылдам өлшеу). Талшықты-оптикалық датчиктерде қолданылатын элементтер электр энергиясына мүлдем пассивті, бұл оларды ғарыш, тау-кен өнеркәсібі, мұнай өнеркәсібі, құбырларды бақылау және т. б. сияқты әртүрлі салаларда пайдалануға мүмкіндік береді.. Өлшеу тәжірибесі көрсеткендей, ғарыштық техникада, өнеркәсіпте және технологияда өлшенетін параметрлердің басым бөлігі болып деформация (20-30%) және температура (10-20%) саналады. Алайда, температура көбінесе басқа параметрлердің негізгі өлшемдерінде қолданылатын жанама параметр болып табылады. Осылайша, деформация мен температура жалпы өлшемдердің шамамен 35-45% құрайды, сондықтан экстремалды жұмыс жағдайларында деформация мен температураны (көпфункционалды датчик ретінде) бір мезгілде өлшейтін өлшеу түрлендіргіштерін құру өте өзекті тақырып болып табылады. Бұл тақырыппен негізінен шетелдік фирмалар және P. J. Lemaire, R. M. Atkins (АҚШ), С.В. Варжель, О. И. Медведков, И. Г. Королев (Ресей) сиақты ғалымдар мен ғылыми топтар айналысады. Өкінішке орай, Қазақстанда датчиктердің өзіндік өндірісі жоқ, сондықтан тек импортталған өнімдер қолданылады. Қазіргі уақытта талшықты-оптикалық Брэгг торлары (ТБТ) датчиктің ең перспективалы сезімтал элементтерінің бірі ретінде қарастырылады. Талшықты-оптикалық Брэгг торлары байланыс жүйелерінде де, температура датчиктері мен объектілердің деформация датчиктері ретінде де кеңінен қолданылады. Сондықтан көптеген ғылыми жұмыстар талшықты Брэгг торларының қасиеттерін зерттеуге арналған. Талшықты Брэгг торларын жасау технологиясы, олардың негізгі жұмыс принциптері A. Othonos [1], C. E. Campanella [2], С. А. Васильев [3] жұмыстарында көрсетілген, ал қолданылу салалары С.В. Варжель [4], Kun Yao, Qijing Lin, Zhuangde Jiang, Na Zhao, Bian Tian, Peng Shi and Gang-Ding Peng [5] жұмыстарында аталып өтілген. Чирпирленген торлардың қасиеттері және олардың қолданылуы туралы жұмыстарға шолу Daniele Tosi [6] жұмысында жасалынған. Талшықты Брэгг торларын салаларда, атап айтқанда медицинада қолдану А. Shadab [7], C. Massarani [8], D. L. Presti [9] жұмыстарына шолуларда қарастырылады. Биохимия мен фармацияда A. M. Riza [10], C. Broadway, [11] жұмыстарына, экология саласында D. Nadeem [12] жұмыстарына және басқа салаларда A.G. Leal-Junior [13] жұмыстарына шолуларда қарастырылады. жүктеу/скачать 6,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|