1. Пензенский государственный университет
НТЦ «НАНОТЕХНОЛОГИИ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ»
Волоконно-оптические датчики
физических величин для волоконно-оптических
информационно-измерительных систем
Директор
Руководитель проекта
д.т.н., профессор
Мурашкина Татьяна Ивановна
2011 Пенза-Оренбург
2. Команда проекта
• Проект осуществляется сотрудниками НТЦ
«Нанотехнологии волоконно-оптических
систем» ПГУ в рамках научной школы
«Волоконно-оптическое приборостроение»,
научное и организационное руководство
которым осуществляет д.т.н., профессор,
Академик академии Космонавтики
• им. Э.К. Циолковского Мурашкина Т.И.
• В команду проекта входят 20 человек, из которых:
2 доктора технических наук,
12 кандидатов технических наук (10 из которых в
возрасте до 35 лет)
4 аспиранта,
2 студента
3. Реализация и внедрение прорывной
технологии: волоконно-оптической
• Внедрение волоконно-оптических
датчиков на объектах с повышенной
искро- взрыво- пожароопасностью:
• Давления
• Уровня жидкости
• Виброускорений
• Виброперемещений и др.
Возможность полной замены
электрических датчиков на
волоконно-оптические
4. Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости
Волоконно-оптический преобразователь с
управляющим элементом в виде границы
раздела двух сред с разными коэффициентами
преломления
5. Волоконно-оптическая система
измерения уровня жидкости (ВОСИУЖ)
Конструкция волоконно-оптической Схема распространения света в
системы измерения уровня жидкости оптическом канале ВОСИУЖ
6. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ:
аттенюаторного типа
A A-А RВНЕШ
Z Ф1(Z) RВНУТ
В
Ф0
O
C
N
M
Lф
ПОВ
tШТ F Ф2(Z)
l1 SA-A
l2
ООВ
L
A
ООВ 2
В-В В A A-A RВНЕШ
4
Ф1(Z)
RВНУТ
Ф0
Z H
ПОВ 1
5
SA-A
5 Ф2(Z)
b 6 dC
Х0
ООВ 3 dОВ
В A
9. Дифференциальный ВОД отражательного типа
X 0 II
XO I
Xi
ПОВ
X min I
Ф0 2
2r c O
1 NA
A
Ф(Х) О/
d ов
1’ н
1’ к
ООВ зеркало
R внеш =2х i tg NA
h=2r c
ООВ
R внут
1’ i D
1’ н
1’ к
R внут =2X i tg NA -2r c
A
a/2
Z
O’ C
Î
S1
S2
B
ООВ R внеш =2X itg NA
R внеш =2X 0 tg NA
11. Дифференциальный волоконно-оптический
вибродатчик
Волоконно-оптический преобразователь с
управляющим элементом
в виде сферической линзы перемещающейся по оси Z
13. Соотношение спроса и предложения (отечественных и
зарубежных) на ВОД
(ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МАРЕКТИНГОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
измеряемая
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 физическая
1 – перемещение; 2 – скорость; 3 – ускорение; 4 – деформация; 5 – координаты; 6 – частота вращения; 7 – крутящий величина
момент; 8 – унос ТЗП; 9 – уровень; 10 – расход; 11 – давление; 12 – сила; 13 – температура;14 – наличие пламени; 15 –
газовый состав; 16 – напряженность магнитного поля.
потребность предложение за рубежом предложение отечественное
14. Достоинства
ВОД и ВОИИС на их основе
• Абсолютная искро- взрыво- пожаробезопасность
• отсутствие влияние на результат измерения
электромагнитных полей
• высокая стойкость к вредным воздействиям
среды, в том числе радиации;
• более тонкий, легкий (в 13 раз) и прочный, чем
электрический, волоконно-оптический кабель
• высокая скорость передачи данных
• малые масса и габариты
• Низкая себестоимость в сравнении с
электрическими аналогами 20 тыс. рублей
(аналоги 100 тыс. руб.)
15. Системные признаки новой
технологии
• 1 ВОД имеют унифицированную
конструкцию волоконно-оптического
кабеля
• 2 Электронный блок преобразования
информации работает с любым ВОД,
построенным по дифференциальной или компенсационной
оптической схеме
• 3 Любая ВОИИС строится на основе
дифференциальных ВОД, принцип действия которых
основан на изменении интенсивности оптического сигнала при
изменении измеряемой физической величины
16. Стадия разработки
• Экспериментальные образцы ВОД,
прошедшие основные лабораторные
испытания
• Имеется конструкторская, текстовая и
технологическая документация на ВОД,
позволяющая перейти к
промышленному освоению
17. Срок окупаемости проекта
• 1…2 года для организаций,
специализирующихся на производстве
датчиков и ИИС
• 2…3 года для иных приборостроительных
организаций
Требуемые инвестиции
25 млн. руб. на все типы датчиков,
на отдельные типы датчиков 3…5 млн. руб.
18. Требуемые инвестиции и
основные потребности
1 Необходимо помещение и
оборудование для изготовления
настройки и аттестации датчиков.
Требуется 150 млн. руб.
2 Для изготовления ВОД необходимо:
• 25 млн. руб. на все типы датчиков,
• на отдельные типы датчиков 3…5 млн.
руб.
19. Конкурентоспособность проекта
• ВОД для ВОИИС серийно не выпускаются в
России
• Спрос обусловлен необходимостью полного
замещения на объектах специального
назначения используемых в настоящее
время электрических ИИС аналогичного
назначения на волоконно-оптические
• ориентирован
НА ОБЩЕРОССИЙСКИЙ РЫНОК
20. Показатели
• безопасности
• надежности
• эксплуатационные
• метрологические
• экологические
• финансово-экономические
превышают лучшие отечественные
аналоги и сопоставимы с лучшими
мировыми
21. Перспективы развития
• 2011 – 50 штук (250 тыс.руб.)
• 2012 – 200 штук ( 1 млн. руб.)
• 2013 – 2000 штук (10 млн. руб.)
Формы сотрудничества
любые
22.
23. Правовая защищенность проекта
и научный потенциал НТЦ
• По теме проекта опубликовано 6 монографий, более 170 научных работ, в том
числе более 60 – в центральных изданиях, получено 20 патентов на изобретения,
защищено 2 докторских и 9 кандидатских диссертаций.
• В период с 2004 по 2011 гг. работы проводились при финансовой поддержке в
форме 5 грантов Министерства образования и науки (РНП.2.1.2.2827, №2.1.2/937),
Федерального агентства по образованию (А04-3.20-590, А03-3.20-362, А03-3.20-403).
24. Наличие сертификатов на систему качества
• Работа осуществляется в рамках сертифицированной системы
качества, в том числе на научно-исследовательскую и
инновационную деятельность
• Сертификат соответствия в системе ГОСТ Р от 22.01.2010 №
РОСС RU. ИК59.К00090;
