Physik Journal: Ultrahang-szenzorral az ablaktörés ellen

Eljutottunk oda, hogy nem csak az épület homlokzata készül csupa üvegből, de már a tető is sok estben ebből az egyébként törésre, repedésre hajlamos anyagból készül, főleg bevásárlóközpontok, üvegpaloták esetében. Bár ilyen esetekben biztonsági üveget szokás alkalmazni, ez nem mindig jelent 100%-os biztonságot. A világ legkülönfélébb helyein viszonylag gyakran előforduló probléma, hogy törött üveglapok járókelőket veszélyeztetnek.

Az üvegbe ágyazott piezo-szenzor már kis repedésnél is jelez. Kép: Fraunhofer-IS

A Fraunhofer-Intézetben most egy olyan prototípust fejlesztettek ki, amely már akkor jelez, amikor a repedés mechanikai feltételei még csak megjelennek, ám fizikailag még nem alakult ki a repedés. Ehhez piezokristályt építenek egy két üvegtáblából álló üvegelembe. A kristályokkal ultrahangtartományban rezgéseket gerjesztenek, amelyek a lapban szétterjednek és a széleken visszaverődnek, majd visszaérnek a kristályhoz, amely a rezgések gerjesztése mellett azok fogadására is képes. Az üveglapba egyszerre több kristályt is beépítenek.
 
A repedés leggyakrabban az üveglap széléről, annak belseje felé halad, mivel a feszültségek mindig a felületen jelentkeznek leginkább, ráadásul vágásnál, szállításnál és beépítésnél is a szélek kapják a legintenzívebb terhelést. Ha az ultrahang egy kis repedést talál el, az visszaveri a hullámokat, így a rendszer úgy érzékeli, hogy a repedés folyamata elkezdődött. A repedésfigyelőt úgy lőtték be, hogy 5 mm-es repedésnél jelezzen, az az alattiakkal nem foglalkoznak. Az ultrahanghullám frekvenciája 100 és 200 kHz között van, az üveglap vastagsága dönti el az alkalmazott hullám hosszát. A lényeg, hogy a hullám elég nagy legyen, hogy a rendszerben törvényszerűen fellépő csillapítás ellenére ne disszipálódjon.

Maga a szenzor méreteit tekintve 15 mm x 15 mm x 0,6 mm–es. Alkalmas hőmérséklet és fényintenzitás mérésére is, azaz elméletileg a klímaberendezés is vezérelhető vele. Ha minden jól megy, hamarosan gyártásba is kerülhet a német fejlesztés.

Physik Journal, 2010. Június, 16 old.

Ivicsics Miklós