Пермские учёные повысили чувствительность акустических датчиков, определяющих дефекты в материалах
В лаборатории фотоники Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ПФИЦ УрО РАН, участник НОЦ «Рациональное недропользование») в повысили чувствительность распределённых волоконно-оптических датчиков для акустической дефектоскопии.
Ученые ПФИЦ в составе научной группы проводили исследования, в которых конструкция или новый материал "опутываются" сенсорным оптическим волокном. Каждая его потенциальная поломка — это колебания на определённой частоте. Именно эти частоты, а также пространственные координаты точек, откуда исходит звук, улавливает оптическое волокно и передаёт в систему. После этого сигнал подвергается специальной обработке.
Исследователи отмечают, что специфика заключается в уникальности шумов, возникающих при дефектах: каждый объект и дефект индивидуальны. Это исключает возможность использования нейросетей. Поэтому использовались аналитические методы.
«Мы разработали и использовали гибкий метод подавления шумов, который отделяет полезный сигнал от помехи по определённому закону. В качестве этого закона была выбрана функция активации нейрона, так называемая GELU-функция, в нашем случае связывающая параметры исходного сигнала с параметрами фильтрации», — поясняет к.т.н., заведующий лабораторией фотоники ПФИЦ УрО РАН Юрий Константинов.
Нововведения, привнесённые в программную часть системы, позволили не только добиться увеличения отношения сигнал-шум более чем в 10 раз, но и избавиться от артефактов на акустических картах.
«Это позволит исследователям не фокусировать внимание на «ложных» дефектах, которые иногда проявляются на испытаниях», — отмечает младший научный сотрудник лаборатории фотоники ПФИЦ УрО РАН, ответственный исполнитель направления акустических датчиков Артем Туров.
Результаты исследования опубликованы в журнале Algorithms.
