Учёные из лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН в составе научной группы повысили чувствительность распределённых волоконно-оптических датчиков для акустической дефектоскопии.

В таких исследованиях изучаемый механизм, конструкция или новый материал "опутываются" сенсорным оптическим волокном. Каждая его потенциальная поломка — это колебания на определённой частоте. Именно эти частоты, а также пространственные координаты точек, откуда исходит звук, улавливает оптическое волокно и передаёт в систему. После этого сигнал подвергается специальной обработке.

Константинов Юрий – кандидат технических наук, заведующий лабораторией фотоники ПФИЦ УрО РАН:
«Наш успех состоит в том, что мы разработали и использовали гибкий метод подавления шумов, который отделяет полезный сигнал от помехи по определённому закону. В качестве этого закона была выбрана функция активации нейрона, так называемая GELU-функция, в нашем случае связывающая параметры исходного сигнала с параметрами фильтрации. Причём к помощи самих нейронных сетей прибегать не пришлось. Тем более, каждый новый исследуемый объект и соответственно каждый новый дефект в нём — индивидуальны, а значит, такую нейросеть практически не на чем обучать. Поэтому здесь могут помочь только аналитические методы».

Туров Артём – младший научный сотрудник лаборатории фотоники ПФИЦ УрО РАН, ответственный исполнитель направления акустических датчиков:
«Нововведения, привнесённые в программную часть системы, позволили нам не только добиться увеличения отношения сигнал-шум более чем в 10 раз, но и избавиться от артефактов на акустических картах. Это позволит исследователям не фокусировать внимание на «ложных» дефектах, которые иногда проявляются на испытаниях».

Результаты исследования опубликованы в журнале Algorithms (https://dx.doi.org/10.3390/a16090440).

#ПФИЦ_УрО_РАН

Ученые ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН) провели двухосные циклические испытания бутадиен-стирольного каучука (БСК) с различными наполнителями: технический углерод и детонационные наноалмазы (3D нанозерна), нанографен (2D нанопластинки) и углеродные нанотрубки (1D нановолокна).

Данные наполнители являются новыми и перспективными компонентами эластомерных композитов. Пока на сегодняшний день их воздействие на физико-механические свойства композитов изучено недостаточно.

Проведенные в ИМСС УрО РАН теоретические исследования позволили разработать для экспериментального изучения механических свойств таких композитов специальные крестообразные образцы веерного типа с квадратной рабочей зоной, от которой с каждой стороны отходит по 10 стержнеобразных тяг из того же материала что и образец.
Такие образцы оптимальны с точки зрения получения однородных полей деформаций и напряжений на их рабочей части и минимизации размеров тяг (нерабочей части).
Гаришин Олег Константинович – доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник ИМСС УрО РАН (филиал ПФИЦ УрО РАН):
«Эксперименты показали, что чистый ненаполненный эластомер ведет себя практически как нелинейно-упругий изотропный материал. Добавка любого из выше перечисленных наполнителей приводит к тому, что материал становится не только вязкоупругим, но и анизотропным. То есть в нем развивается наведенная механическая анизотропия - изменение свойств изначально изотропного материала при его деформировании в разных направлениях. Особенно выраженно эти эффекты проявились для композитов с углеродными нанотрубками. По нашему мнению это связано с тем, что длинные и гибкие 1D нановолокна намного эффективнее влияют на ориентационные процессы в микроструктуре наполненного эластомера при его деформировании по сравнению 2D и 3D наполнителями».

Эксперименты проводились на уникальном четырехвекторном испытательном стенде Zwick/Roell.
Это единственная в России разрывная машина, которая позволяет проводить механические испытания по двум взаимно перпендикулярным направлениям одновременно.

Стенд обладает широкими возможностями по программированию сложных траекторий нагружения: монотонное и циклическое растяжение – сжатие, изменение скорости деформирования на любом этапе приложения нагрузки, остановки на релаксацию в любой момент цикла и т.д. Максимальный ход захватов составляет 800 мм, а скорость перемещения варьируется от 0.001 до 7500 мм/мин. Машина практически идеально подходит для испытания относительно "мягких" эластомерных материалов, способных деформироваться на десятки и сотни процентов.

По мнению исследователей, в перспективе эти материалы можно использовать на практике для различного рода резиновых амортизаторов, причем наиболее подходящими будут композиты, наполненные углеродными нанотрубками.

#ПФИЦ_УрО_РАН
#ИМСС_УрО_РАН