ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСКРОБЕЗОПАСНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КРУПНЫХ СООРУЖЕНИЙ
- Авторы: Бадеева Е.А.1, Бадеев В.А.1, Мурашкина Т.И.1
-
Учреждения:
- Пензенский государственный университет
- Выпуск: № 3 (2025)
- Страницы: 101-109
- Раздел: ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
- URL: https://journal-vniispk.ru/2307-4205/article/view/353833
- DOI: https://doi.org/10.21685/2307-4205-2025-3-10
- ID: 353833
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Актуальность и цели. Мониторинг технического состояния ответственных и потенциально опасных крупных гражданских и специальных сооружений, таких как атомные электростанции, трубопроводы, мосты и многие другие, с целью определения их работоспособности и безопасной эксплуатации, предупреждения чрезвычайных ситуаций является важной научно-технической задачей. Система мониторинга технического состояния крупных объектов представляет собой совокупность технологий и инструментов, предназначенных для визуального и инструментального наблюдения за техническим состоянием конструкций для своевременного предупреждения негативных последствий путем выявления изменений и прогнозирования прочности и надежности элементов. Цель работы – доказать искробезопасность волоконно-оптической системы мониторинга параметров напряженно-деформированного состояния и положения ключевых элементов конструкции во время эксплуатации. Поставлена задача улучшения эксплуатационных характеристик данных систем в условиях воздействия внешних агрессивных влияющих факторов, а именно взрывоопасной среды. Материалы и методы. Основным подходом для достижения поставленной цели является энергетический расчет, доказывающий искробезопасность волоконно-оптической системы с учетом критериев искробезопасности, приведенных в ряде научно-технических источников. Для решения поставленной задачи предлагается волоконно-оптическая система мониторинга технического состояния крупных сооружений, включающая датчики температуры, давления, угла наклона и т.п., обеспечивающая оперативную оценку параметров. Результаты. Исследованы пара- метры искробезопасности волоконно-оптических датчиков различных физических величин, входящих в состав системы мониторинга напряженно-деформированного состояния крупных сооружений, эксплуатируемых в условиях возможной искровзрывопожароопасности. Доказано, что для обеспечения безопасной эксплуатации крупных гражданских сооружений максимальный допустимый уровень оптического сигнала составляет 10 мВт. Для этого предложено унифицированное схемно-конструктивное исполнение волоконно-оптических датчиков, у которых уровень оптических сигналов ниже данного значения. Выводы. Энергетический расчет оптической системы волоконно-оптических датчиков с открытым оптическим каналом, используемых для систем мониторинга технического состояния крупных сооружений, доказал их абсолютную искробезопасность, учитывая критерии искробезопасности среды измерения.
Об авторах
Елена Александровна Бадеева
Пензенский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: badeeva_elena@mail.ru
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры радиотехники и радиоэлектронных систем
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40),Владислав Александрович Бадеев
Пензенский государственный университет
Email: vladbadeev4464@gmail.com
лаборант-исследователь, научно-технический центр «Нанотехнологии волоконно-оптических систем»
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)Татьяна Ивановна Мурашкина
Пензенский государственный университет
Email: timurashkina.pgu@mail.ru
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры приборостроения
(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)Список литературы
- Горпинченко В. М., Егоров М. И. Мониторинг технического состояния конструкций социально значимых большепролетных сооружений Москвы // Промышленное и гражданское строительство. 2006. № 8. С. 16–19.
- Платова С. В. Новые технологии мониторинга оборудования АЭС // Атомная техника за рубежом. 2017. № 6. С. 3–14.
- Калижанова А. У., Кашаганова Г. Б., Козбакова А. Х. [и др.]. Анализ и исследование существующего опыта проектирования и использования различных современных волоконно-оптических датчиков для контроля состояния механических и строительных конструкций // Вестник КазАТК. 2021. № 3. С. 112–123.
- Берберова М. А., Чуенко В. В., Золотарев О. В. [и др.]. Разработка программы мониторинга (контроля) обеспечения безопасности атомных электростанций // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2020. № 2. С. 50–56.
- Бурсов Н. Г., Обухов А. Е., Димитриади Н. П. Мониторинг напряженно-деформированного состояния зданий и сооружений на стадии возведения // Проблемы современного бетона и железобетона : сб. науч. тр. / под ред. О. Н. Лешкевича [и др.]. Минск, 2014. Вып. 6. С. 45–58.
- Хидиров С. Т. Мониторинг напряженно-деформированного состояния оснований зданий и сооружений как фактор обеспечения безопасной эксплуатации // Инновации и инвестиции. 2020. № 12. C. 291–294.
- Бадеева Е. А., Бадеев В. А. Волоконно-оптические датчики для систем мониторинга напряженно-деформированного состояния крупных сооружений // Фундаментальные, поисковые, прикладные исследования и инновационные проекты : сб. тр. III Нац. науч.-практ. конф. (г. Москва, 27–28 мая 2024 г.). М. : Ассоциация выпускников и сотрудников ВВИА им. профессора Н. Е. Жуковского содействия сохранению исторического и научного наследия ВВИА им. профессора Н. Е. Жуковского, 2024. С. 671–673.
- Мурашкина Т. И., Бадеева Е. А., Бадеев В. А. Конструктивно-технологическое решение волоконно-оптического датчика для экспресс-анализа качества нефти и нефтепродуктов // Надежность и качество сложных систем. 2024. № 1. С. 108–115. doi: 10.21685/2307-4205-2024-1-12
- Bothe H., Schenk S., Hawksworth S. [et al.]. The safe use of optics in potentially explosive atmospheres // International Conference on Explosion Safety in Hazardous Areas. 1999. № 469. doi: 10.1049/cp:19991066
- Бадеева Е. А., Мурашкина Т. И., Бадеев В. А., Кукушкин А. Н. Искробезопасность волоконно-оптических датчиков // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. 2025. Т. 2. С. 288–292.
- Бадеев В. А., Мурашкина Т. И. Микрорефрактометрический измерительный преобразователь для определения качества жидкостных сред // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. 2023. Т. 1. С. 474–476.
- Бадеева Е. А., Гориш А. В., Мурашкина Т. И. [и др.]. Теоретические основы проектирования амплитудных волоконно-оптических датчиков давления с открытым оптическим каналом : монография / под общ. ред. Т. И. Мурашкиной, А. В. Гориша. М. : МГУЛ, 2004. 246 с.
- Задворнов С. А., Соколовский А. А. О пожаробезопасности волоконно-оптических гибридных измерительных систем // Датчики и системы. 2007. № 3. С. 11–14.
- Илюшов Н. Я. Пожаровзрывобезопасность. Горение веществ и материалов : учеб. пособие. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2017. 142 с.
- Патент на изобретение RU 2795841 C1. Волоконно-оптический датчик температуры / Мурашкина Т. И., Бадеева Е. А., Серебряков Д. И., Дудоров Е. А., Хасаншина Н. А., Бадеев В. А. № 2022101971 ; заявл. 28.01.2022 ; опубл. 12.05.2023, Бюл. № 14.
- Патент на изобретение RU 2786690 C1. Волоконно-оптический датчик деформации / Бадеева Е. А., Бадеев В. А., Мурашкина Т. И., Серебряков Д. И., Толова А. А., Кукушкин А. Н. № 2022102897 ; заявл. 07.02.2022 ; опубл. 23.12.2022, Бюл. № 36.
- Фокина Е. А., Трофимов А. А., Пономарев В. Н., Здобнов С. А. Проектирование имитационной модели датчика температуры при воздействии критических температур и синусоидальной вибрации // Надежность и качество сложных систем. 2024. № 3. С. 66–72.
- Кубасов И. А., Лекарь Л. А. Проектирование системы автоматического мониторинга подвижных территориально разнесенных объектов // Надежность и качество сложных систем. 2025. № 2. С. 5–14
Дополнительные файлы
