Skip to content
Кафедра Акустичних та Мультимедійних Електронних Систем Logo Кафедра Акустичних та Мультимедійних Електронних Систем Logo

Кафедра акустичних та
мультимедійних електронних систем

КПІ ім. Ігоря Сікорського

  • Кафедра
    • Склад кафедри
    • Паспорт наукової спеціальності
    • Робота для випускників
    • Історія розвитку
    • Наші випускники
  • Вступ
    • Вступ на ОР бакалавр (за результатами НМТ)
    • Вступ на ОР магістр
      • Програми фахових іспитів
    • Третій (освітньо-науковий) рівень
      • Програма вступного іспиту
    • Офіційні документи
    • Контакти відбіркової комісії
    • Міжнародна співпраця
    • Цікава акустика
  • Навчання
    • Перший (бакалаврський) рівен ОП
      • Нормативні дисципліни, бакалавр
      • Вибіркові дисципліни, бакалавр
      • Матеріально-технічна база
    • Другий (магістерський) рівен ОП
      • Нормативні дисципліни, магістр
      • Вибіркові дисципліни, магістр
      • Матеріально-технічна база
      • Рецензії та відгуки
    • Третій (освітньо-науковий) рівень вищої освіти
      • Нормативні дисципліни, PhD
      • Вибіркові дисципліни, PhD
    • Сертифікатні програми
      • “Фахові” сертифікатні програми
      • Сертифікатна програма “Електронні охоронні системи та засоби Інтернету речей”
      • Сертифікатна програма “Програмно-апаратні комплекси захисту приміщень”
    • Допоміжна інформація
    • Міжнародна співпраця
    • Cпівпраця із IT-компаніями
    • Лабораторні роботи
  • Студентське життя
  • Наука
    • Магістри-наукові
    • Аспіранти
      • Захисти к.т.н./PhD
    • Наукова робота
      • Наукові школи та групи
      • Broadband Acoustic Metamaterials
    • Наукові конференції
    • Лабораторія АЕК
      • Роль ранніх відбиттів
      • Локатор джерела пострілу
      • Електронна пошта лабораторії
    • Гурток Medical Acoustics
    • Гурток “Школа-студія кіно”
  • Події та новини
    • Проєкти документів для обговорення
    • Виставки
    • Преса про нас
    • Досягнення та нагороди
  • Контакти
  • uk
    • en
    • uk
Використання звуку для кращого моніторингу старіння інфраструктури трубопроводів
Підземні трубопроводи, деякі старі як міста, які вони обслуговують, часто набагато перевищують заплановану тривалість життя, і необхідність їх заміни виникає як витрата, яку більшість міст не можуть собі дозволити.

Потреба в кращому моніторингу цих ліній старіння є першорядною, і використання звукових хвиль – за допомогою фононіки – може забезпечити муніципаліям економічно ефективний метод запобігання розривів та вирішення проблем найнебезпечніших районів.

Серіф Тол, доцент кафедри машинобудування в Університеті Мічигану, використовує звукові хвилі, які проходять по трубопроводах, для доставки великої кількості операторів інформаційної інфраструктури, які можуть використовуватись.

Що таке фононіка і як її можна застосовувати в сенсорній здатності?

Фононіка розглядає пружні або акустичні хвилі та те, як вони рухаються через матеріали, що складаються з повторюваних або періодичних структур. Ці періодичні матеріали включають фононні кристали та метаматеріали для таких застосувань, як демпфуючі звуки та вібрації, або пристрої акустичного маскування.

Штучно спроектовані періодичні конструкції можуть бути спроектовані з використанням таких елементів, як стержні, балки, плити або оболонки, які всі мають надзвичайні динамічні властивості, яких ви не знайдете в природних матеріалах. Ці властивості визначають, як рухаються пружні або акустичні хвилі .

Пружні хвилі, що поширюються в трубі, можуть служити інструментом для виявлення витоків, тріщин, вигинів тощо. Дефекти, присутні в конструкціях, порушать еластичні або акустичні сигнали – і це порушення можна виявити датчиками, встановленими на поверхні труби. Аналіз часу приходу хвиль в приймальному сигналі визначає місце та тип дефекту, що присутній у стінці труби. Цей тип тестування керованою хвилею вже широко використовується як неінвазивна структурна техніка моніторингу здоров’я.

Що стосується трубопроводів та їх структурної цілісності, чому раніше фононіка не використовувалася?

Фононіка – це нова наука, яка все ще досліджується дослідниками, і ми вперше розглядаємо її для зондування додатків у трубопроводах. Ми демонструємо його ефективність порівняно з сучасними технологіями моніторингу, такими як ультразвукові керовані хвилі.

Ультразвукові хвилі виявились економічно вигідними та простими в експлуатації, частково тому, що сам трубопровід виконує роль хвилеводу. Однак метод страждає, оскільки амплітуда хвиль стає меншою і важче виявляється під час довготривалих перевірок трубопроводів.

Цю проблему можна подолати за допомогою технології поетапного масиву, яка фокусує ультразвукові пружні хвилі та покращує виявлення та локалізацію дефектів. Але технологія фокусування хвилі вимагає активного контролю за допомогою зовнішніх пристроїв та бази даних хвильових характеристик, характерних для кожного трубопроводу.

Як ви вирішуєте проблему?

З нашим підходом сам трубопровід може бути використаний для проектування найсучаснішого пасивного хвилеводу. Ми адаптуємо фононні кристали, щоб направляти та локалізувати енергію пружних хвиль у потрібному місці трубопроводу. Ми створюємо фононні кришталеві лінзи, подібні до оптичних лінз , та інтегруємо їх із існуючими трубними структурами.

Мета полягає в посиленні вібраційної енергії в місцях розташування датчиків на трубопроводі. Датчик виробляє електричний сигнал, який збігається, який потім перетворюється, щоб отримати швидкість хвиль.

Наскільки ефективним виявився дизайн трубопроводу? І як це можна застосувати до поточних трубопровідних систем?

Ми перевірили конструкцію лінз за допомогою чисельного моделювання та лабораторних експериментів на прототипі сталевої труби. Ми спостерігали подвійне посилення енергії хвилі у фокусному місці порівняно зі звичайною трубою. Конструкція з однією лінзою може фокусувати декілька режимів трубних хвиль, які зазвичай використовуються для ультразвукового контролю трубопроводів, кожен зі своїми особливими перевагами.

Наш дизайн також фокусує енергію хвилі в широкому діапазоні частот від 20 кГц до 50 кГц, ультразвукові частоти. Це означає, що за допомогою нашого конформного об’єктива можна досягти багаторежимного широкосмугового фокусування, що покращує можливості зондування та виявлення в трубопроводах великої дальності.

Лінза буде структурним компонентом поточної конструкції трубопроводів і може бути реалізована на масштабах різної довжини з належним масштабуванням конструктивних особливостей. Крім того, конструкція може бути реалізована в підземних заглиблених трубопроводах із вбудованою лінзою в стінку труби або залишатися зовнішнім шаром для відкритих трубопроводів. В даний час ми досліджуємо тривимірні друковані конформні лінзи для існуючих труб та розробляємо конструкції трубопроводів, вбудовані в лінзи наступного покоління.

Якими були б переваги системи, інтегрованої з цією технологією?

Несправності трубопроводів є серйозною проблемою, яка впливає на всіх, хто ними обслуговується, а також на муніципалітети, яким доручено їх утримувати. Перервані лінії, що перевозять нафту, стічні води та нафтохімікати, становлять серйозну загрозу для людей, а також для навколишнього середовища.

Ефективним способом уникнути цих несправностей є проведення регулярних перевірок / технічного обслуговування шляхом моніторингу стану конструкцій трубопроводів. Запобігання зривам ліній є економією витрат самі по собі. Але завдяки нашій технології постійний моніторинг структурного стану стане набагато ефективнішим завдяки зменшенню витрат на стратегії заміни ліній та здатності допомогти продовжити термін служби трубопроводів.

Які ще потенційні варіанти використання вашої технології ви бачите?

Запропонована концепція конформних лінз може бути поширена на інші конструкції, включаючи лопаті вітрових турбін, прогони та фундаменти, а також на інші цивільні, механічні та аерокосмічні програми.

Oleksii Bogdanov2020-12-06T00:19:38+02:00
Copyright 1936-2025 Кафедра Акустичних та Мультимедійних Електронних Систем | Всі права збережено
FacebookInstagramLinkedInTwitterEmail
Ми використовуємо файли cookie на нашому веб-сайті, щоб надати вам найбільш відповідний досвід, запам’ятовуючи ваші уподобання та повторні відвідування. Натискаючи «Прийняти все», ви погоджуєтесь на використання ВСІХ файлів cookie. Однак ви можете відвідати "Налаштування файлів cookie", щоб надати контрольовану згоду.
Налаштування CookieПрийняти ВСІ
Manage consent

Privacy Overview

This website uses cookies to improve your experience while you navigate through the website. Out of these, the cookies that are categorized as necessary are stored on your browser as they are essential for the working of basic functionalities of the website. We also use third-party cookies that help us analyze and understand how you use this website. These cookies will be stored in your browser only with your consent. You also have the option to opt-out of these cookies. But opting out of some of these cookies may affect your browsing experience.
Necessary
Always Enabled
Necessary cookies are absolutely essential for the website to function properly. These cookies ensure basic functionalities and security features of the website, anonymously.
CookieDurationDescription
cookielawinfo-checkbox-analytics11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Analytics".
cookielawinfo-checkbox-functional11 monthsThe cookie is set by GDPR cookie consent to record the user consent for the cookies in the category "Functional".
cookielawinfo-checkbox-necessary11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookies is used to store the user consent for the cookies in the category "Necessary".
cookielawinfo-checkbox-others11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Other.
cookielawinfo-checkbox-performance11 monthsThis cookie is set by GDPR Cookie Consent plugin. The cookie is used to store the user consent for the cookies in the category "Performance".
viewed_cookie_policy11 monthsThe cookie is set by the GDPR Cookie Consent plugin and is used to store whether or not user has consented to the use of cookies. It does not store any personal data.
Functional
Functional cookies help to perform certain functionalities like sharing the content of the website on social media platforms, collect feedbacks, and other third-party features.
Performance
Performance cookies are used to understand and analyze the key performance indexes of the website which helps in delivering a better user experience for the visitors.
Analytics
Analytical cookies are used to understand how visitors interact with the website. These cookies help provide information on metrics the number of visitors, bounce rate, traffic source, etc.
Advertisement
Advertisement cookies are used to provide visitors with relevant ads and marketing campaigns. These cookies track visitors across websites and collect information to provide customized ads.
Others
Other uncategorized cookies are those that are being analyzed and have not been classified into a category as yet.
SAVE & ACCEPT