Волоконно-оптические датчики станут работать в 100 раз быстрее

Волоконно-оптические датчики обычно используются в системах обнаружения опасностей, например, для обнаружения трещин в трубопроводах, выявления деформаций в строительных конструкциях и обнаружения потенциальных оползней на горных склонах. Датчики могут снимать показания температуры везде, где размещено оптоволокно, тем самым создавая непрерывную тепловую диаграмму данного участка, даже если участок простирается на десятки километров. Это дает важную информацию о возможных авариях до того, как они произойдут.

Инженеры Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали усовершенствованную систему кодирования и декодирования, которая позволяет оптоволоконным датчикам отправлять данные до 100 раз быстрее и производить измерения на более обширной территории.

«В отличие от обычных датчиков, которые проводят измерения в определенной точке, например, термометров, волоконно-оптические датчики записывают данные по всему оптоволокну», - говорит Люк Тевеназ, профессор инженерной школы EPFL и руководитель группы волоконной оптики (GFO). «Но технология практически не улучшилась за последние несколько лет».

Работая в сотрудничестве с Пекинским университетом почты и телекоммуникаций , два инженера GFO – Чжишенг Янг и Саймон Заславски – разработали новую систему для кодирования и декодирования данных, передаваемых по оптоволоконным кабелям. С помощью этого метода датчики могут получать сигналы с более высокой энергией и быстрее их декодировать, в результате чего измерения выполняются быстрее и на большей площади. Их исследование было опубликовано в Nature Communications .

Инженеры описывают свой комплекс, как систему, работающую по принципу эха. Если вы громко произнесёте  одно слово, вы услышите это слово в ответ. Но если вы поете песню, то в ответ вы слышите смесь звуков, которые трудно различить. Вам понадобится «ключ», чтобы расшифровать звуки и сделать их понятными. Оптоволоконные датчики работают аналогичным образом, за исключением того, что устройство излучает не звуки, а световые импульсы. Сигналы отражаются по волокну, и устройство декодирует их, превращая сигналы в полезную информацию.

Чтобы сделать датчики более эффективными, Ян и Заславски сгруппировали световые импульсы в последовательности таким образом, чтобы сигналы отражались с большей интенсивностью. Однако это не решило проблему «эха», то есть поиска ключа, делающего сигналы читаемыми. Поэтому они разработали метод кодирования данных, отправляемых по оптоволокну; в их методе используются специальные алгоритмы генетической оптимизации для устранения недостатков. «Другие системы либо ограничены по объему, либо дороги», - говорит Тевеназ. «Но с нашей системой, вам просто нужно добавить программу к существующему оборудованию. Нет необходимости адаптировать датчики или использовать сложные устройства».

Источник