Российские ученые создали сверхчувствительный датчик углекислого газа для карбоновых полигонов
на фото: полигон «Росянка» БФУ им. И. Канта
Ученые Балтийского федерального университета (БФУ) им. Иммануила Канта и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно разработали и собрали прототип оптического датчика углекислого газа. Прибор поможет с высокой точностью рассчитать концентрацию парниковых газов, которые являются одной из основных причин климатических изменений.
на фото: разработанный датчик
«Для нас данная разработка является критически важной, поскольку мы планируем ее применить в рамках реализации федерального проекта по созданию и развитию карбоновых полигонов. Напомню, что в Калининградской области мы проводим исследования эмиссии парниковых газов на полигоне «Росянка». Очень надеюсь, что в ближайшее время мы сможем запустить серийное производство подобного рода сенсоров для замещения иностранных датчиков при реализации карбоновых проектов по всей стране. Сегодня мы уже начинаем процесс по патентованию программного обеспечения нашего прибора, также соответствующая научная статья находится на рецензии в журнале», — отметил проректор по научной работе БФУ им. И. Канта Максим Демин.
Для создания отечественного продукта микро- и оптоэлектроники специалисты разработали уникальный математический алгоритм на основе неглубоких нейронных сетей. Это поможет снизить воздействие внешних факторов на определение концентрации газа. Впервые ученым удалось доказать, что такой подход позволяет в 2-4 раза увеличить величину отношения «сигнал/шум» (signal to noise ratio, SNR), а значит показатели станут достовернее.
«Уникальность разработки заключается в использовании энергоэффективных и долговечных полупроводниковых структур. Благодаря использованию в качестве чувствительного элемента инфракрасного устройства оптопары с микролинзой нам удалось достичь рекордных показателей по длительности срока службы, минимальному энергопотреблению и компактности. Аналогов таких энергоэффективных датчиков газа в мире нет», — сообщил директор Высшей школы физики и технологий материалов Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Александр Семенча.
Прототип устройства является автономным и позволяет определять концентрацию газа не только на карбоновых полигонах и производственных объектах, но и в помещениях. Это открывает возможности для внедрения датчика в системы «Умный дом».
В настоящее время проводится отладка устройства, температурные испытания, а также отработка алгоритма обработки данных с датчика. Работы по созданию компактного энергоэффективного датчика углекислого газа планируется завершить к концу этого года. В качестве индустриального партнера проекта выступит ООО «Микросенсор Технолоджи».
Исследование проводится в рамках реализации стратегического проекта БФУ им. И. Канта «Балтийская долина» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030» в рамках национального проекта «Наука и университеты».