ФОТОННЫЕ И ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Аннотация

Рассмотрены современные фотонные и волоконно-оптические технологии мониторинга состояния фильтрующих материалов и фильтрационных систем. Проанализированы методы оптического пропускания и фотометрии, непосредственной визуализации, оптической когерентной томографии, флуоресцентной и рамановской спектроскопии, гиперспектральной визуализации, а также волоконно-оптические датчики на основе полимерных оптических волокон, волоконных брэгговских решеток и интерферометров Фабри–Перо. Особое внимание уделено связи между физическими
и химическими изменениями фильтрующего материала, формируемыми ими оптическими диагностическими признаками и инженерно-значимыми параметрами состояния фильтра, включая проницаемость, перепад давления, степень загрязнения, деформацию и остаточный ресурс. Показано, что наиболее развитая экспериментальная база сформирована для мембранных процессов, тогда как встроенный мониторинг традиционных волокнистых и нетканых фильтрующих материалов остается существенно менее разработанным. Рассмотрены возможности количественной обработки фотонных данных с использованием многомерного анализа и методов машинного обучения. Выделены основные ограничения современных подходов: недостаточная связь оптических признаков с эксплуатационными характеристиками, слабое развитие многоточечного контроля, проблемы калибровки
и перекрестной чувствительности, а также ограниченная длительная валидация. Перспективным направлением определен переход к интеллектуальным фильтрующим материалам со встроенными многопараметрическими фотонными средствами мониторинга и прогнозирования технического состояния.