Сегодня во многих областях науки и техники для обеспечения безопасной эксплуатации ответственных объектов требуется мониторинг их технического состояния в режиме реального времени. Контроль нагрузок необходим электростанциям, самолётам, ракетам, дорогам, мостам, трубопроводам, зданиям, крышам, хранилищам, баллонам, судам, подводным лодкам.

Для измерения механических напряжений в специальных изделиях используют разные виды датчиков: тензометрические, струнные, оптико-волоконные. Однако все они имеют небольшие размеры и устанавливаются локально, что не позволяет осуществлять контроль нагрузок по всей длине многометровых объектов.

В лаборатории № 24 Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) недавно для измерения механических напряжений впервые в мире разработали, изготовили и испытали новый вид датчиков — аморфные датчики нагрузок. Новые датчики найдут свое основное применение в протяжённых объектах. В основе конструкции таких датчиков лежат тонкие (размером с человеческий волос) аморфные ферромагнитные провода, которые выступают качестве чувствительного тензоэлемента.

Аморфный датчик нагрузок представляет собой стеклопластиковую полоску, внутри которой находится аморфный микропровод диаметром 20—120 мкм с околонулевой магнитострикцией. При появлении усилий растяжения, сжатия, изгиба, кручения эти нагрузки передаются на аморфный микропровод и изменяют его электрическое сопротивление. Выходной сигнал с датчика через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и дополнительные устройства (контроллер, Wi-Fi-роутер, линии релейной связи) передаётся на персональный компьютер или смартфон.

Преимуществами аморфных датчиков нагрузок являются маленькие размеры, простота крепления или введения в композиты, возможность изготовления протяжённых и площадных (сеточных) датчиков, контактный и бесконтактный съём сигнала, использование недорогих анализаторов. Большая длина аморфного провода как тензочувствительного элемента позволяет в режиме онлайн проводить измерения механических напряжений в протяжённых объектах и конструкциях.

Уникальность новой разработки российских учёных подтверждена патентом RU 2843091 C1. Аморфные датчики нагрузок уже прошли испытания в трубах, несущих балках крыш, железнодорожных рельсах.

Источник: пресс-служба Минобрнауки России.