«Современные электронные датчики часто выходят из строя из-за термических нагрузок или сильных помех, — сказал Чжан Сяобэй из Шанхайского университета, член исследовательской группы. — Наш полностью волоконно-оптический микрофон способен работать в опасных условиях и полностью невосприимчив к электромагнитным помехам, оставаясь при этом достаточно чувствительным, чтобы улавливать едва уловимые сигналы раннего предупреждения о неисправности оборудования».

В основе технологии лежит фотоэластический эффект: акустические колебания деформируют чувствительную к вибрации мембрану и стеклянную микробалку, встроенные внутрь оптоволокна, что изменяет показатель преломления света. Эта конструкция работает как интерферометр Фабри — Перо, превращая звук в оптический сигнал. Создать столь миниатюрную подвесную структуру внутри 125-микронного волокна позволил метод лазерного химического травления.

Функция микрофона — обнаружение частичных разрядов внутри трансформаторов. Эти микроскопические электрические искры являются предвестниками серьезных неисправностей, но зафиксировать их традиционными датчиками практически невозможно из-за высокой температуры и мощных электромагнитных полей. Оптоволоконный сенсор лишен этих недостатков и может быть размещен непосредственно в работающем оборудовании, пишет Scitech Daily.

Испытания подтвердили исключительную выносливость разработки: микрофон провел 100 минут в печи при 1000°C, сохраняя стабильность сигнала. Диапазон воспринимаемых частот охватывает от 40 кГц до 1,6 МГц, причем датчик эффективно работает как в воздушной, так и в водной среде.

В перспективе исследователи планируют для повышения чувствительности интегрировать в конструкцию акустические метаматериалы. Также разрабатывается технология полностью кварцевой упаковки с использованием 3D-печати и ультрабыстрой лазерной микрообработки. Это позволит устанавливать микрофон внутри промышленного оборудования.

Помимо энергетики, авторы видят применение технологии в авиационном двигателестроении, медицинской визуализации, промышленной диагностике и системах раннего оповещения о природных катастрофах — везде, где нужен сверхчувствительный «слух» в экстремальных условиях.

Недавно ученые разработали новую технологию, которая может изменить медицинские исследования процессов восстановления ДНК. Эксперименты показали, что с ее помощью можно не только отслеживать разрывы цепи ДНК, но и моделировать исходные переменные, чтобы определить ключевые факторы влияния на репарацию.