К многометровым конструкциям относятся не только мосты, дороги, трубопроводы и здания, но и, например, ракеты и подлодки – для обеспечения их безопасности требуется постоянный контроль нагрузок. Для этой цели традиционно применяются специальные датчики, такие как струнные, оптико-волоконные и тензометрические. Однако, из-за своих малых габаритов, их можно использовать лишь на ограниченных участках. Специалисты Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН разработали и испытали новый тип датчиков, предназначенных для отслеживания напряжения на всей длине многометровых конструкций.
Чувствительным элементом аморфных датчиков нагрузок служит аморфный ферромагнитный микропровод, имеющий толщину, сопоставимую с человеческим волосом. Этот элемент регистрирует механические деформации и, благодаря встроенному аналого-цифровому преобразователю, преобразует их в электрический сигнал. Деформации могут быть различного типа: изгиб, кручение, сжатие или растяжение. В результате изменения электрического сопротивления микропровода, сигнал немедленно передается на подключенное устройство, например, компьютер или смартфон. Аморфный датчик выполнен в виде длинной стеклопластиковой ленты, которую можно разместить вдоль всей длины конструкции для непрерывного мониторинга многометровых объектов.
Новые датчики прошли успешные испытания и продемонстрировали свою применимость в широком спектре объектов. В ходе тестирования использовались трубы, железнодорожные рельсы и несущие балки крыш. Разработчики датчиков сообщают, что их можно будет применять для контроля напряжений на нефте- и газопроводах, автодорогах и взлетных полосах, а также на различных бетонных конструкциях и корпусах судов.
Среди ключевых достоинств аморфных датчиков, наряду с компактными размерами и удобством монтажа, исследователи также выделяют их универсальность: их можно изготовить в виде протяженных или сетчатых устройств (для контроля больших площадей), а также реализовать с контактной или бесконтактной передачей сигнала.
Источники:
https://www.imet.ac.ru/news/news/414092/
https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/97938/