МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АДРЕСНЫХ ВОЛОКОННЫХ БРЭГГОВСКИХ СТРУКТУР КАК СЕНСОРОВ «ФОТОННОЙ КОЖИ» ПРИ ИХ НЕОДНОРОДНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Аннотация

Функционирование «фотонной кожи» спортсмена основано на использовании различных оптических явлений, возникающих при взаимодействии света с биологическими тканями. Световое излучение может поглощаться, рассеиваться, отражаться или изменять свои спектральные характеристики в зависимости от состояния кровотока, уровня оксигенации тканей, температуры, биомеханики мышц и других физиологических факторов, в том числе при использовании волоконно-оптических датчиков. Анализ данных изменений позволяет получать информацию о функциональном состоянии организма без необходимости применения инвазивных методов контроля. Задача данной статьи состоит в том, чтобы показать возможности нового типа чувствительного элемента брэгговского типа – адресной волоконной брэгговской структуры (АВБС) и определить возможные варианты его применения для различных носимых датчиков «фотонной кожи» для спортсменов с широким диапазоном нагрузок на мышечные ткани (бодибилдеры, штангисты и т.д.). В основу заложена идея использования необратимых изменений спектра ВБР (уширение пика, падение коэффициента отражения, гистерезис) в диапазоне 0,7–1% в качестве индикатора предельной нагрузки. Деформация в 1% для мышцы – это абсолютно нормальный, рабочий диапазон. Однако, такой датчик может стать отличным персональным дозиметром усталостных микротравм для бодибилдеров и штангистов. Он сигнализировал бы о том, что мышца получила достаточный объем микроразрывов для запуска гипертрофии,
и дальнейшее «качение» веса не имеет смысла и ведет к перетренированности. Статья носит чисто математический характер и показывает изменения спектра отдельных элементов АВБС. Знание этих изменений будет заложено в основу обработки информации «фотонной кожи» как сигнальные признаки для принятия решений тренером или самим спортсменом. Для примера выбрана 3π-АВБС, представляющая собой ВБР с тремя фазовыми сдвигами.