Волоконные световоды сегодня используют в многоканальных системах передачи информации, кабельном телевидении, связи, локальных вычислительных сетях, телемеханике и медицине. Их создают на основе стеклянных «заготовок», в которые добавляют примеси из редкоземельных металлов. Чтобы обеспечить качество будущих световодов, процесс производства необходимо контролировать на каждом этапе. Ученые Пермского Политеха с коллегами из УрО РАН разработали автоматизированный комплекс, который отслеживает равномерность осаждения таких металлов. Это позволяет использовать только высококачественные заготовки и сократить средства предприятий. Поддержка и создание комфортных условий для развития выпускников и молодых ученых способствует усилению конкурентоспособности среднего профессионального и высшего образования. Это является ключевой задачей нацпроекта «Образование», а также соответствует целям нацпроекта «Наука».
Результаты исследования разработчики опубликовали в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления» (2022). В работе также приняли участие специалисты Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН.
«Производство волоконных световодов является сложным и дорогостоящим из-за цен на сырье и затрат на эксплуатацию оборудования. На начальном этапе изготовления используют стеклянные заготовки. На них наносят примеси из редкоземельных металлов. Важно отслеживать, равномерно ли они распределяются на кварцевой трубе. Для этого используют автоматизированный комплекс люминесцентной фотометрии, который определяет концентрацию металлов. Мы разработали для него вычислительную систему и систему управления. Это позволило впервые создать высокоточный измерительный комплекс для определения качества заготовок на начальном этапе их производства», — поясняет один из разработчиков, старший преподаватель кафедры «Общая физика» Пермского Политеха Константин Латкин.
Технологии, которые ранее использовали для этих целей, позволяли исследовать только волокна или отслеживали качество не на начальных производственных этапах. Некоторые из способов предполагали применение токсичных и пожароопасных жидкостей и требовали последующей чистки деталей.
«Измерения системы управления с дополнительными вычислениями помогают «провести отбраковку» некачественных заготовок световодов и не использовать их на дорогостоящих этапах производства. Наша разработка позволяет значительно сэкономить средства предприятий и снизить время цикла производства. Вычислительная система позволила достичь точных измерений с погрешностью в 5 %», — рассказывает исследователь.
Установки были собраны в лаборатории ПФИЦ УРО РАН и могут применяться на промышленных предприятиях, которые серийно выпускают волоконные световоды. Результаты исследования уже используют в реальной системе на производстве кластера «Фотоника» (г. Пермь).