Sieć czujników światłowodowych do pomiaru wielkości fal

[Master]

Naukowcy z Edinburgh University badają możliwości stworzenia czujników w kształcie wstęg, które pozwoliłyby stworzyć trójwymiarową mapę fal zmieniającą się w czasie rzeczywistym.

„Naszym pomysłem jest stworzenie pływającej sieci czujników w kształcie wstęg, które można by formować w różne kształty. Wciąż istnieją jednak dwie kwestie do rozwiązania.” – powiedział Brian Sellar z Edinburgh. „Pierwsza, to skuteczność z jaką pływająca wstążka może śledzić fale? Druga dotyczy czujników jakie można i należy umieścić na wstążce, by precyzyjnie mierzyć czynniki odzwierciedlające rodzaj, wielkość i częstotliwość fal.” – dodał Sellar.

Konwertery energii z fal mogłyby być efektywniejsze właśnie dzięki takim czujnikom, które pozwalają mierzyć wielkość każdej fali zbliżającej się do konwertera.

Gdy nadciągająca fala jest mała, rezystancja konwertera energii również powinna być niska i na odwrót. Istniejące konwertery mogą zmieniać swa rezystancję jednakże tylko w niewielkim stopniu w oparciu o odczytu dokonywane co kilkadziesiąt minut.

„Powód dla którego poszukujemy takiego rozwiązania, to potrzeba sterowania konwerterami tak, by zoptymalizować pozyskiwana przez nie energię pod kątem żywotności tych urządzeń. Dobrze by było wiedzieć, gdy nadciąga ogromna fala, by móc złagodzić skutki jej działania,” – powiedział Sellar.

W dwuwymiarowej rynnie w laboratorium hydrauliki Edinburgh, naukowcy wykorzystali siedmiometrowy czujnik zrobiony ze światłowodu w kształcie wstążki w oparciu o technologię ShapeTape. Technologia ta została opracowana przez kanadyjską firmę Measureand. Składa się ona z pudła równocześnie emitującego światło do wnętrza wstążki i odbierającego światło ze wstążki powracające. Wysokość fali jest określana poprzez pomiar straty światła.

„Pierwsze próby realizowane na małą skalę w dwóch wymiarach wyglądają bardzo obiecująco,” przyznał Tom Bruce, pracujący przy projekcie.

Fale są propagowane w jednym kierunku w kanale o długości 20 metrów, głębokości 70 centymetrów i szerokości 40 centymetrów. Do wstążki przymocowano specjalne komputerowo modelowane pływaki.

Typowe mierniki poziomu fal składają się z dwóch metalowych drążków umieszczonych obok siebie, zanurzonych w wodzie. Gdy woda podnosi się i opada pomiędzy drążkami, zmienia rezystancję urządzenia. Im wyższy poziom wody, tym wyższa przewodność. Informacje te są przekazywane następnie do komputera i wyrysowywane na specjalnym grafie.

W laboratorium wystarczą 3 do 6 takich czujników, jednakże według Bruce’a, nie gwarantują one precyzyjnego obrazu fal, jaki zapewniają wstążkowe czujniki, które dokonują pomiaru 30 razy na sekundę.

Testy laboratoryjne potwierdziły użyteczność technologii przy pomiarach dwuwymiarowych. Następnym krokiem będzie przebadanie urządzeń w środowisku trójwymiarowym.

„Nie mamy jeszcze opracowanego optymalnego kształtu sieci. Na dzień dzisiejszy posługujemy się 50 metrową wstęgą. To jak ją ułożymy jest właśnie częścią projektu,” – powiedział Sellar.

„Zdajemy sobie sprawę z tego, że światłowód ma w trzech wymiarach swoje ograniczenia, w związku z czym zamierzamy wyposażyć wstążki w dodatkowe czujniki, takie jak: trzyosiowe czujniki inercyjne MEMS, przyspieszeniomierze, magnetometry i żyroskopy.” – dodał.

Źródło : Automatyka

[john76892]

ciekawy sposób wykorzystania czujników świetlnych 😃

zastanawia mnie tylko czy sprawdza się w praktyce i będą się sprawdzać jako system ostrzegania przed np. tsunami