Industriālais doktorants izstrādā tehnoloģiju, kas ļaus paredzēt fizikālu procesu pārmaiņas

Optisko sensoru izmantošanas iespējas ir plašas – tie ļauj mērīt vai uzraudzīt visdažādākos fizikālos parametrus, piemēram, temperatūru, deformāciju, spiedienu, utt. Ļoti plašs ir arī nozaru lauks, kur sensoru dati ir izmantojami, tajā skaitā, ēku, ceļu un tiltu būvniecība un uzturēšana, medicīna, aviācija. «Pieredze, īstenojot citu projektu sadarbībā ar RTU Būvniecības inženierzinātņu fakultātes pētniekiem, liecina, ka optiskos sensorus var iestrādāt asfaltbetonā, piemēram, starp asfalta slāņiem, lai pētītu seguma deformāciju noteiktas slodzes apstākļos. Iegūtie dati no sensoriem ļauj  novērtēt asfaltbetona parametrus, to slogojot, novērtēt izturību, prognozēt gaidāmo kalpošanas ilgumu. Deformācijas sensors reaģē uz mehānisku spēku, kā ietekmē mainās atstarotais viļņa garums. Veicot matemātiskus aprēķinus, var noteikt kāds spēks tika pievadīts sensoram,» stāsta Jānis Braunfelds, RTU Elektronikas un telekomunikāciju fakultātes doktorantūras students, Telekomunikāciju institūta pētnieks un lektors.

Radīs universālu tehnoloģiju

Sensors tiek iestrādāts optiskā šķiedrā, kas ir plāni kā mati. Ar LMT atbalstu J. Braunfelds četru gadu laikā plāno radīt universālu tehnoloģiju sensoru signālu apstrādei reālā laikā. Tā būtu izmantojama gan ceļa, tiltu, tuneļu tehniskās stāvokļa uzraudzībai, gan dažādos drošības risinājumos, piemēram, ceļu tehniskās stāvokļa uzraudzībai. Proti, ar optisko deformācijas sensoru palīdzību ir iespējams laikus prognozēt, kad pie noteiktas slodzes segums sāks bojāties, un dot informāciju ceļu uzturētājiem par nepieciešamību pastiprināt ceļa segu pirms rodas bedres, plaisas utt. No ceļos, tiltos iestrādātiem sensoriem reālā laikā tiek iegūti dati par seguma temperatūru, ko varētu izmantot, lai operatīvi brīdinātu autovadītājus par melnā ledus veidošanos un novērstu avārijas, bet, iegūstot datus par satiksmes intensitāti, novirzīt daļu satiksmes plūsmas uz citām ielām, tā mazinot sastrēgumus. Savukārt no metāla konstrukcijās iestrādātiem sensoriem varētu iegūt datus par pārāk lielas slodzes izraisītu metāla liekšanos, tādējādi novēršot būves deformācijas un pat sagrūšanas draudus. Tehnoloģija šādas izmaiņas ļautu ne vien ieraudzīt ilgi pirms tās būtu saskatāmas ar aci, bet pat paredzēt, saka J. Braunfelds.

Sensoru datu iegūšana un izmantošana ir cieši saistīta ar viedo pilsētu tehnoloģiju attīstību.

Tehnoloģijas izstrāde ir J. Braunfelda doktora disertācijas uzdevums. Viņš ir viens no pirmajiem RTU jaunās programmas «Industriālais doktors» dalībniekiem. Programmas mērķis ir attīstīt un sekmēt pētniecības un komercdarbības sektoru ciešāku sadarbību, iesaistot pētniecības procesā industrijas pārstāvjus, un sniegt finansiālu atbalstu jaunajiem zinātniekiem, kuri komercsabiedrībās izstrādā doktora disertāciju par uzņēmuma attīstībai noderīgu tēmu un kuru zinātniskās izstrādes ir nepieciešamas uzņēmuma attīstībai.

Attālināti un bez elektrības

RTU Elektronikas un telekomunikāciju fakultātes doktorantūras students min vairākus topošās sensoru signālu apstrādes iekārtas priekšrocības. Tā ļaus paralēli iegūt datus no vairākiem sensoriem un vienlaikus tos apstrādāt. Turklāt to būs iespējams veikt attālināti. Proti, iekārta spēs reāllaikā apstrādāt datus no sensoriem, kas atradīsies pat 20 līdz 40 kilometru attālumā. «Tas nozīmē, ka sensori var atrasties Ogrē, bet pētījumus varam veikt šeit, uz vietas universitātes laboratorijā,» saka J. Braunfelds.

Par būtiskāko optisko sensoru priekšrocību uzskatāms fakts, ka tie ir pasīvi – nav nepieciešama elektrobarošana. Līdz ar to katrā objektā, kur izvietoti optiskie sensori, nav nepieciešams nodrošināt elektropiegādi. «Optisko sensoru darbības princips ir šāds: pa optisko šķiedru tiek pārraidīts gaismas signāls, kas aiziet līdz noteiktam sensoram un no tā atstarojas. Analizējam atstaroto plūsmu, iespējams noteikt temperatūru, deformāciju, spiedienu objektā» skaidro doktorantūras students. «Tas ir līdzīgi kā lāzerlukturīti spīdināt pret sienu, stars no sienas atstarojas – līdzīgi optiskais signāls atstarojas no optiskā sensora,» viņš piebilst.