priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-5-428-435pribor-528Research ArticleМЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ АНАЛИЗА И КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫMETHODS AND DEVICES FOR MONITORING AND DIAGNOSTICS OF MATERIALS, PRODUCTS, SUBSTANCES AND THE NATURAL ENVIRONMENTОптическое волокно как основа создания датчика для измерения скорости воздушного потокаOptical fiber as a basis for creating a sensor for measuring air flow velocityЗеневичА. О.ZenevichA. O.

Андрей Олегович Зеневич — д-р техн. наук, профессор; ректор

Минск

Andrey O. Zenevich — Dr. Sci., Professor; Rector

Minsk 

a.zenevich@bsac.byНовиковЕ. В.NovikovE. V.

Евгений Владимирович Новиков — канд. техн. наук, доцент; вед. научный сотрудник

Минск

Evgeny V. Novikov — PhD, Associate Professor; Leading Researcher

Minsk 

e.novikov@bsac.byШваковА. В.ShvakovA. V.

Шваков Андрей Васильевич — аспирант; мл. научный сотрудник

Минск

Andrey V. Shvakov — Post-Graduate Student; Junior Researcher

Minsk 

V-i-a-n-d-y@yandex.byБелорусская государственная академия связиБеларусьBelarusian State Academy of CommunicationsBelarus202610062026695428435Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/528

Обсуждается возможность применения телекоммуникационного оптического волокна, используемого в волоконно-оптических линиях связи, для создания датчика измерения скорости газовых потоков. Цель статьи — разработка простой в реализации конструкции волоконно-оптического датчика скорости воздушного потока. Объект исследования — одномодовое оптическое волокно G655. Предложены различные варианты волоконно-оптических датчиков для измерения скорости воздушного потока, создана экспериментальная установка и разработана методика для исследования характеристик этих датчиков. Определен вариант конструкции датчика, наиболее чувствительного к изменению скорости воздушного потока. Оценен диапазон скоростей потока воздуха, для которых могут быть использованы предлагаемые датчики. Показано, что исследуемые датчики можно использовать в качестве пороговых сигнализаторов превышения скоростью воздушного потока некоторого значения. Результаты выполненных исследований могут найти применение при разработке и создании информационно-измерительных систем для определения скорости воздушных и газовых потоков, а также в системах вентиляции.

The possibility of using telecommunication optical fiber used in fiber-optic communication lines to create a sensor for measuring the velocity of gas flows is discussed. The purpose of the article is to develop an easy–to–implement design of a fiber-optic air flow velocity sensor. The object of the study is a single-mode optical fiber G655. Various variants of fiber-optic sensors for measuring air flow velocity have been proposed, an experimental setup has been created and a methodology has been developed to study the characteristics of these sensors. A design variant of the sensor that is most sensitive to changes in air flow velocity has been determined. The range of air flow rates for which the proposed sensors can be used is estimated. It is shown that the studied sensors can be used as threshold alarms for exceeding the air flow velocity of a certain value. The results of the performed research can be used in the development and creation of information and measuring systems for determining the speed of air and gas flows, as well as in ventilation systems.

волоконно-оптический датчикоптическое волокноскорость потока воздухамакроизгиб оптического волокнасигнализатор скорости воздушного потокаfiber optic sensoroptical fiberair flow velocityoptical fiber macro bendair flow velocity detectorстатья подготовлена в рамках проекта Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований „Принцип создания комбинированных датчиков на основе макро- и микроизгибов телекоммуникационного оптического волокна“, договор № Т25МП-014.the article was carried out within the framework of the project of the Belarusian Republican Foundation for Basic Research, "The principle of creating combined sensors based on macro- and micro bends of telecommunication optical fiber", contract no. T25MP-014.ReferencesГулаков И. Р., Зеневич А. О. Волоконно-оптические измерительные системы: Учеб. пособие. Минск: РИВШ, 2023. 370 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Volokonno-opticheskiye izmeritel'nyye sistemy (Fiber-Optic Measuring Systems), Minsk, 2023, 370 р. (in Russ.)Удд Э. Волоконно-оптические датчики. Вводный курс для инженеров и научных работников. М.: Техносфера, 2008. 520 с.Udd E., ed., Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists, NY, John Wiley & Sons, 2011, 512 p., DOI: 10.1002/9781118014103.Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Волоконно-оптические датчики физических величин: Монография. Минск: Белорусская государственная академия связи, 2022. 367 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Volokonno-opticheskiye datchiki fizicheskikh velichin (Fiber-Optic Sensors of Physical Quantities), Minsk, 2022, 367 р. (in Russ.)Francis T. S.Yu, Shizhuo Jin. Fiber Optic Sensors. N. Y.: Marcel Dekker, Inc., 2002. 495 p.Francis T.S.Yu, Shizhuo J. Fiber optic sensors, NY, Marcel Dekker, Inc., 2002, 495 p.Гулаков И. Р., Зеневич А. О. Амплитудные волоконно-оптические датчики на основе изгиба волокна: Монография. Минск: Белорусская государственная академия связи, 2024. 288 с.Gulakov I.R., Zenevich A.O. Amplitudnyye volokonno-opticheskiye datchiki na osnove izgiba volokna (Amplitude Fiber-Optic Sensors Based on Fiber Bending), Minsk, 2024, 288 р. (in Russ.)Grattan K. T. V., Meggitt B. T. Optical Fiber Sensor Technology: Fundamentals. London: Kluwer Academic Press, 2000.Grattan K.T.V., Meggitt B.T. Optical fiber sensor technology: fundamentals, London, Kluwer Academic, 2000.Буймистрюк Г. Волоконно-оптические датчики для экстремальных условий // Control Engineering Россия. 2013. № 3 (45). С. 34–40.Buimistryuk G. Control Engineering Russia, 2013, no. 3(45), pp. 34–40. (in Russ.)Пат. 2 741 276 С1 РФ. Волоконно-оптический датчик параметров жидкостных и воздушных потоков / Е. А. Бадеева, Т. И. Мурашкина, Д. И. Серебряков, Е. А. Шачнева, Н. А. Хасаншина. Опубл. 22.01.2021.Patent RU 2741276 С1, Volokonno-opticheskiy datchik parametrov zhidkostnykh i vozdushnykh potokov (Fiber-Optic Sensor for Liquid and Air Flow Parameters), E.A. Badeeva, T.I. Murashkina, D.I. Serebryakov, E.A. Shachneva, N.A. Khasanshina, Published 22.01.2021. (in Russ.)Пат. 1 339 451 A1 SU. Волоконно-оптический датчик скорости / В. М. Виноградов, Ю. М. Гельфгат, Л. А. Горбунов, С. В. Турунтаев, П. Г. Штерн. Опубл. 23.09.1987.Patent SU 1339451 A1, Volokonno-opticheskiy datchik skorosti (Fiber-Optic Speed Sensor), V.M. Vinogradov, Yu.M. Gelfgat, L.A. Gorbunov, S.V. Turuntaev, P.G. Stern, Published 23.09.1987. (in Russ.)Зеневич А. О., Лукашик Т. М., Новиков Е. В., Жданович С. В., Василевский Г. В., Лагутик А. А. Датчик обнаружения проникновения на основе макроизгиба одномодового оптического волокна // Веснiк сувязi. 2020. № 1 (159). С. 56–59.Zenevich A.O., Lukashik T.M., Novikov E.V., Zhdanovich S.V., Vasilevsky G.V., Lagutik A.A. Vesník suvyazí, 2020, no. 1(159), pp. 56–59. (in Russ.)Василевский Г. В., Зеневич А. О., Жданович С. В., Лукашик Т. М., Лагутик А. А. Использование макроизгиба оптоволокна в качестве основы для создания датчика массы // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 10. С. 930–937.Vasileuski H.V., Zenevich A.O., Zhdanovich S.V., Lukashik T.M., Lagutik A.A. Journal of Instrument Engineering, 2020, no. 10(63), pp. 930–937. (in Russ.)Скляров О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи. М.: Солон-Пресс, 2004. 272 с.Sklyarov O.K. Volokonno-opticheskiye seti i sistemy svyazi (Fiber Optic Networks and Communication Systems), Moscow, 2004, 272 р. (in Russ.)Зеневич А. О., Жданович С. В., Коваленко Т. Г., Матковская Т. А. Исследование влияния длины волны оптического излучения на характеристики мультидатчика на основе оптического волокна // Проблемы инфокоммуникаций. 2021. № 2 (14). С. 5–11.Zenevich A.O., Zhdanovich S.V., Kovalenko T.G., Matkovskaya T.A. Problems of Infocommunications, 2021, no. 2(14), pp. 5–11. (in Russ.)Староверов И. Г. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М., 1992. Кн. 2.Staroverov I.G. Spravochnik proyektirovshchika. Vnutrenniye sanitarno-tekhnicheskiye ustroystva. Chast' 3. Ventilyatsiya i konditsionirovaniye vozdukha. Kniga 2 (Designer's Handbook. Internal Plumbing Fixtures. Part 3. Ventilation and Air Conditioning. Book 2), Moscow, 1992. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.