Ученые ЛЭТИ разработали компактный датчик для выявления опасных веществ в воздухе с помощью ультразвука

Ученые ЛЭТИ разработали компактный датчик для выявления опасных веществ в воздухе с помощью ультразвука

Отечественная разработка может использоваться для обеспечения безопасности вокзалов, метро, аэропортов, на промышленных предприятиях, а также в быту.

23.04.2022 1831

Во многих сферах человеческой деятельности существует риск возникновения чрезвычайных ситуаций, которых можно было бы избежать при своевременном выявлении первых признаков опасности. К таким ситуациям относятся возникновение или утечка взрывоопасных, токсичных и вредных газов или паров. Это особенно опасно, если речь идет о летучих веществах, которые не имеют цвета и запаха и не воспринимаются человеческими органами. Если своевременно не обнаружить утечку таких веществ, это может привести к серьезным последствиям.

Для обнаружения опасных веществ с целью предупреждения техногенных катастроф и террористических актов, а также для индивидуальной защиты человека используются газоанализаторы. Разработка данных устройств и оптимизация их характеристик является актуальным вопросом, поскольку повышение безопасности труда, обеспечение безопасности стратегических объектов и предупреждение чрезвычайных ситуаций является важнейшей задачей.

«Мы разработали компактный высокочувствительный газоанализатор, выявляющий превышение концентрации опасных веществ в воздухе ультразвуковым методом», – рассказывает доцент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Михаил Михайлович Шевелько.

Суть метода заключается в излучении прибором ультразвуковых волн в контролируемую воздушную среду с их дальнейшей регистрацией и анализом прошедших сигналов. Информативным параметром является скорость распространения ультразвука, которая зависит от состава среды. По ней можно судить о концентрации опасных веществ в воздухе.

Разработке макета устройства для испытаний предшествовали теоретические исследования и математическое моделирование особенностей его работы. Созданный учеными ЛЭТИ газоанализатор позволяет регистрировать относительное изменение скорости ультразвуковых волн, составляющее 0.1%, что является необходимым и достаточным для обнаружения опасных концентраций большинства газов в окружающем воздухе.

«Разработанный ультразвуковой газоанализатор может применяться для обеспечения безопасности стратегических объектов, таких как аэропорты, вокзалы, метрополитен, таможня. Также его можно использовать на предприятиях, в процессе работы которых происходит попадание в воздух вредных веществ, например, в нефтедобывающей отрасли, лакокрасочной, химической, пищевой промышленности, а также в быту – в газифицированных квартирах и домах».

Доцент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Михаил Михайлович Шевелько

Разработка имеет целый ряд преимуществ, среди которых высокие чувствительность и скорость измерений, возможность реализации в малых размерах и низкое энергопотребление.

Помимо этого, возможна перенастройка газоанализатора на выявление любого заранее известного вещества без изменения конструкции. При этом срок работы устройства зависит лишь от срока работы его электронных компонентов. Эти преимущества являются важнейшими отличиями от других современных устройств, которые могут выявлять только ограниченный набор опасных веществ в воздухе, имеют высокое энергопотребление и значительно большее время установления показаний.