Грант Российского научного фонда (проект № 25-29-20107)

Руководитель: Мурашкина Т.И., д.т.н., профессор кафедры "Приборостроение", директор НТЦ "Нанотехнологии волоконно-оптических систем"

Коллектив исполнителей: Мурашкина Т.И., Бадеев В.А.

Цель проекта: разработка теоретических основ компенсационного преобразования оптического потока в микро-оптико-механической системе (МОМС) волоконно-оптических  микросенсоров  давления (ВОМСД) с улучшенными метрологическими, массо-габаритными и эксплуатационными характеристиками, реализующих новый аттенюаторно-отражательный способ преобразования оптического сигнала от воздействия низкого давления в узких полостях с неровными поверхностями на объектах ракетно-космической и авиационной техники.

Задачи проекта:

1) разработка волоконно-оптического аттенюаторно-отражательного способа преобразования оптических сигналов, обеспечивающего экспресс-измерение давления в узких полостях  систем жизнеобеспечения космонавтов;
2) определение физико-технических, оптических, математических и метрологических  закономерностей функционирования МОМС аттенюаторно-отражательных ВОМСД;
3) разработка методики математического моделирования и расчет конструктивно-технологических параметров МОМС аттенюаторно-отражательных ВОМСД с учетом физико-технической оптимизацией параметров ВОМСД;
4) определение пространственного расположения воспринимающего элемента, мембраны, аттенюатора, отражающей поверхности  и оптических волокон в пространстве ВОМСД;
5) выполнение графоаналитического машинного эксперимента и анализ влияния на процесс распределения светового потока, взаимного расположения и количественного соотношения оптических волокон с учетом критериев оптимизации оптических, геометрических, физико-технических параметров и метрологических характеристик аттенюаторно-отражательных ВОМСД;
6) разработка прикладных конструктивно-технологических решений ВОМСД;
7) Разработка способов и устройств воспроизведения низкого давления в узких полостях с неровными поверхностями для градуировки датчиков низкого давления с аттенюаторно-отражательными  ВОМСД.

Результаты проекта за 2025 г.

1. Разработан волоконно-оптический аттенюаторно-отражательный способ преобразования оптических сигналов, обеспечивающий экспресс-измерение давления в узких полостях  систем жизнеобеспечения космонавтов.
2. Определены физико-технические, оптические, математические и метрологические  закономерности функционирования МОМС аттенюаторно-отражательных ВОМСД;
3. Разработаны математические модели, связывающие оптические, геометрические, физические параметры элементов МОМС аттенюаторно-отражательных ВОМСД.
4. Разработаны методика математического моделирования и выполнен расчет конструктивно-технологических параметров МОМС аттенюаторно-отражательных ВОМСД.
5. Определено пространственное расположение конструктивных элементов аттенюаторно-отражательных ВОМСД, обеспечивающее улучшенные метрологические характеристики датчика.

Результаты исследований могут быть использованы не только в космической и авиационной отраслях, но и для измерения низких давлений в медицине: в реабилитационных помещениях, в неонатологии для измерения давления языка новорожденного в первые дни его жизни, в  стоматологии для измерения давления языка на нёбо на начальной стадии диагностики заболевания, связанного аномалиями ротовой полости, а также других подвижных объектов в ограниченных по высоте полостях, имеющих нелинейный профиль поверхности, например, в воздушных и жидкостных тонометрах, в аппаратах искусственной вентиляции легких.

Рисунок 1 – Геометрические построения к выводу функции преобразования ВОМСД

Рисунок 2 – Упрощенная конструкция аттенюаторно-отражательного ВОМСД