Элементы лазерной сенсорики в подводной робототехнике

Автор: Букин О.А., Майор А.Ю., Прощенко Д.Ю., Букин И.О., Мун С.А., Ляхов Д.Г., Чехленок А.А., Болотов В.В., Буров Д.В.

Журнал: Подводные исследования и робототехника @jmtp-febras

Рубрика: Системы и технологии

Статья в выпуске: 1 (23), 2017 года.

Бесплатный доступ

В работе анализируются возможности, которые представляют лазерные технологии для разработки сенсорных элементов подводных роботов и результаты последних разработок в области подводной робототехники для реализации методов лазерной спектроскопии в целях мониторинга подводных сред. Сделан обзор основных направлений использования лазерных сенсоров в подводной робототехнике. Подробно рассмотрены перспективы использования спектроскопии лазерной индуцированной флуоресценции (ЛИФ) и лазерной искровой спектроскопии (ЛИС) для разработки элементов сенсорики подводной робототехники. Представлены основные технические характеристики и результаты разработки погружного модуля лазерного спектрометра, предназначенного для исследования спектров комбинационного рассеяния и лазерной индуцированной флуоресценции. Спектрометр разрабатывался как элемент сенсорики телеуправляемого необитаемого подводного аппарата, обеспечивающий возможность дистанционного обнаружения и измерения концентрации органических веществ, находящихся в морской воде и подводных объектах в различных формах. Описаны результаты натурных испытаний погружаемого спектрометра ЛИФ, которые проводились на различных морских акваториях, включая Арктику. Параметры лазерного спектрометра позволяют использовать его на телеуправляемом необитаемом аппарате обследовательского класса. На основании опыта разработки лазерного спектрометра и ТНПА, обеспечивающего работу спектрометра, сформулированы основные направления дальнейшей разработки сенсорных элементов, обеспечивающих дистанционную ЛИФ- и ЛИС-сенсорику.

Еще

Лазерный сенсор, хлорофилл-а, тнпа, лазерная индуцированная флуоресценция, растворённое органическое вещество, лазерная искровая спектроскопия

Короткий адрес: https://readera.ru/14339953

IDR: 14339953

Список литературы Элементы лазерной сенсорики в подводной робототехнике

  • Arshad M.R. Recent advancement in sensor technology for underwater applications//Indian Journal of Marine Sciences. 2009. V., 38. N 3. P. 267-273.
  • Dinesh Babu Durabu et al. Novel miniature pressure and temperature optical fibre sensor based on an extrinsic Fabry-Perot Interferometer (EFPI) and Fibre Bragg Gratings (FBG) for the Ocean environment//SENSORS. IEEE. 2014. P. 394-397.
  • Schill F., Zimmer U.R., Trumpf J. Visible spectrum optical communication and distance sensing for underwater applications//Proceedings of ACRA. 2004. P. 1-8.
  • Farr N., Bowen A., Ware J., Pontbriand C., Tivey M. An integrated, underwater optical/acoustic communications system//OCEANS. IEEE. 2010. P. 1-6.
  • Hahn D.W., Omenetto N. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), part I: review of basic diagnostics and plasma-particle interactions: still-challenging issues within the analytical plasma community//Applied spectroscopy. 2010. V. 64, N 12. P. 335A-366A.
  • Tusting R.F., Caimi F.M. Biological-research applications of undersea laser systems//PACON '88. Washington, D.C.: Marine Technology Society, 1988. P. 19-28.
  • Roman C., Inglis G., Rutter J. Application of structured light imaging for high resolution mapping of underwater archaeological sites//OCEANS. IEEE. 2010. P. 1-9.
  • Библиографическое описание электронного ресурса: описание подводного лазерного трансивера . -http://www.ambalux.com/gdresources/media/AMB_1013_Brochure.pdf.
  • Библиографическое описание электронного ресурса: описание подводной беспроводной оптической системы передачи информации . -https://www.sonardyne.com/product/bluecomm-underwater-optical-communication-system/
  • Библиографическое описание электронного ресурса: описание подводной беспроводной оптической системы передачи информации . -https://www.sonardyne.com/product/bluecomm-underwater-optical-communication-system/
  • Букин О.А., Прощенко Д.В., Букин И.О., Буров Д.В., Матецкий В.Т. Заявка на изобретение №2015155813(086110), 24.12.2015, «Способ лазерной подводной связи».
  • Cremers D.A., Knight A.K. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. John Wiley & Sons, Ltd., 2006.
  • Букин О.А., Алексеев А.В., Ильин А.А., Голик С.С., Царев В.И., Бодин Н.С. Использование лазерной искровой спектроскопии с многоимпульсным возбуждением плазмы для мониторинга качества морской воды и состояния фитопланктона//Оптика атмосферы и океана. 2003. Т. 16, № 1. С. 26-32.
  • Hahn D.W., Omenetto N. Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). Рart II: review of instrumental and methodological approaches to material analysis and applications to different fields//Applied spectroscopy. 2012. V. 66, № 4. P. 347-419.
  • Maurice S., Wiens R.C., Saccoccio M., Barraclough B., Gasnault O., Forni O., Bernardin J. The ChemCam instrument suite on the Mars Science Laboratory (MSL) rover: Science objectives and mast unit description//Space Science Reviews. 2012. V. 170, N 1/4. P. 95-166.
  • Meslin P.Y., Gasnault O., Forni O., Schröder S., Cousin A., Berger G., Le Mouélic S. Soil diversity and hydration as observed by ChemCam at Gale Crater, Mars//Science. 2013. V. 341, N 6153. P. 1238670.
  • Martínez G.M., Renno N.O. Water and brines on Mars: current evidence and implications for MSL//Space Science Reviews. 2013. V. 175, N 1/4. P. 29-51.
  • Букин О.А, Павлов А.Н., Сушилов Н.В., Эдуардов С.Л. Использование спектроскопии лазерной искры для анализа элементного состава водных сред//Журн. прикладной спектроскопии. 1990. Т. 52, № 5. C. 736-738.
  • Goueguel C., Singh J.P., McIntyre D.L., Jain J., Karamalidis A.K. Effect of sodium chloride concentration on elemental analysis of brines by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)//Applied spectroscopy. 2014. V. 68, N 2. P. 213-221.
  • Goueguel C., McIntyre D.L., Singh J.P., Jain J., Karamalidis A.K. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) of a High-Pressure CO2-Water Mixture: Application to Carbon Sequestration//Applied spectroscopy. 2014. V. 68, N 9. P. 997-1003.
  • Thornton B., Takahashi T., Sato T., Sakka T., Tamura A., Matsumoto A., Nozaki T., Ohki T., Ohki K. Development of a deep-sea laser-induced breakdown spectrometer for in situ multi-element chemical analysis//Deep Sea Research. Part I. Oceanographic Research Papers. 2015. V. 95. P. 20-36.
  • Букин О.А., Пермяков М.С., Салюк П.А., Майор А.Ю., Буров Д.В., Хованец В.А., Голик С.С., Подопригора Е.Л. Особенности формирования спектров лазерной индуцированной флуоресценции морской воды в период цветения водорослей в различных районах мирового океана//Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17, № 9. С. 742-749.
  • Salyuk P.A., Bukin O.A., Golik S.S., Lastovskaya I.A., Baulo E.N. Laser induced fluorescence spectra dynamics of the seawater biooptical components during phytoplankton cells inhibition: Proceedings of SPIE: Thirteenth Joint International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics//Atmospheric Physics. Tomsk, 2006. С. 65221E.
  • Kolber Z.S., Falkowski P.G. Use of active fluorescence to estimate phytoplankton photosynthesis in situ//Limnology and Oceanography. 1993. V. 38, N 8. P. 1646-1665.
  • Gereit F., P Hauptmann, Matz G., Mellert V., Reuter R. An ROV-based sensor system for maritime pollution control//Oceanology International 98 Conference: Conference Proceedings. Brighton, 1998, V.2. P. 55-68.
  • Brewer P.G., Malby G., Pasteris J., White S., Peltzer E., Wopenk B., Brown M. Development of a laser Raman spectrometer for deep-ocean science//Deep Sea Res. 2004. V. 51. P. 739-753.
  • Sherman A.D., Walz P.M., Brewer P.G. Two Generations of Deep-Ocean Raman In-Situ Spectrometers//Sea Technology. 2007. V. 48, N 2. P. 10-13.
  • Федотов Ю.В., Матросова О.А., Белов М.Л., Городничев В.А. Экспериментальные исследования спектров флуоресценции природных образования и нефтяных загрязнений//Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. № 11. Электрон. журн.
  • Букин О.А., Салюк П.А., Майор А.Ю., Павлов А.Н. Исследование процессов воспроизводства органического вещества клетками фитопланктона методом лазерной индуцированной флуоресценции//Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18, № 11. С. 976-983.
  • Салюк П.А. Корреляционные соотношения биооптических компонент спектров лазерной индуцированной флуоресценции морской воды: дис.. канд. физ.-мат. наук. 2005.116 с.
  • Быканова А.Ю., Костенко В.В., Кушнерик А.А., Найденко Н.А., Михайлов Д.Н., Родькин Д.Н., Букин И.О. Опыт разработки и перспективы использования малогабаритного телеуправляемого подводного аппарата «МАКС-300»//Инновации. 2011. Т. 2011. С. 191.
  • Ardyna M., Babin M., Gosselin M., Devred E., Rainville L., Tremblay J.-É. Recent Arctic Ocean sea ice loss triggers novel fall phytoplankton blooms//Geophys. research letters. 2014. V. 41, N 17. P. 6207-6212.
Еще
Статья научная