我科研人員研制出分布式光纖拉曼溫度傳感

中國計量學(xué)院“基于拉曼散射的新型分布式光纖溫度傳感技術(shù)與工程安全監測應用”項目曾獲得了2012年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎，近日，該校“項目組成員王劍鋒副教授這樣描述這款產(chǎn)品，“我們把光纖變成靈敏的感官，來(lái)感知溫度、定位隱患。”

據介紹，項目組成功研制出新型的分布式光纖拉曼溫度傳感產(chǎn)品，可以實(shí)時(shí)監測30公里傳感光纖上每一點(diǎn)的溫度變化，在測程長(cháng)度、測溫不確定度、空間分辨率、定位精度、測量時(shí)間等方面達到國際先進(jìn)水平，部分技術(shù)屬?lài)H領(lǐng)先水平。

王劍鋒介紹，隧道、地鐵、礦廠(chǎng)巷道、油氣管道、高壓電纜的檢測，過(guò)去主要用煙感、感溫電纜、熱電偶等方法，精度低、響應慢、誤報率高;或采用人工巡查的方式，效率低且易漏檢。因此，高性能的預警監測迫在眉睫。與傳統測溫方法相比，分布式光纖溫度傳感系統可以在易燃、易爆的環(huán)境下同時(shí)測量幾萬(wàn)個(gè)點(diǎn)，甚至還可以在高壓電纜上實(shí)現帶電監測。

王劍鋒說(shuō)，分布光纖溫度傳感系統最早由英國南安普敦大學(xué)提出，并在20世紀90年代初推出了2公里分布光纖溫度傳感器。當年，我國曾想引進(jìn)英國的技術(shù)，但英方認為中國消化不了，只賣(mài)機器不賣(mài)技術(shù)。

“不能一直受制于人，我們要有屬于自己的分布光纖溫度傳感系統。”1992年，張在宣、金尚忠等人開(kāi)始了這方面的探索與研究。經(jīng)過(guò)研究，該項目客服了重重困難，還在國際上首次提出了雙波長(cháng)自校正技術(shù)，發(fā)明了雙激光器結構的光纖溫度傳感系統，成功地消除了因色散、損耗所產(chǎn)生的誤差。

國際著(zhù)名光纖傳感專(zhuān)家、加拿大皇家科學(xué)院院士鮑曉毅教授這樣評價(jià)：“這些成果將拉曼溫度傳感器的應用提高到一個(gè)新水平。”如今，他們研發(fā)的光纖拉曼溫度傳感器能在短短10秒內完成16公里長(cháng)度內的全程測量，定位精度達到1米，技術(shù)居國際先進(jìn)水平，填補了我國光纖拉曼測溫的空白。

王劍鋒介紹，2006年以后，這套系統與技術(shù)開(kāi)始成功應用在我國眾多民用工程領(lǐng)域。如：2008年8月，在我國重要物資輸運港口———日照港的裝卸設備上，傳感器監測到大型運煤翻車(chē)機電機過(guò)熱進(jìn)行報警，成功避免了火災，挽回經(jīng)濟損失1200萬(wàn)元。2009年6月，上海長(cháng)江隧橋220kV高壓電纜監測到電纜溫度超限，及時(shí)報警，避免了重大損失。

此外，上海地鐵9號線(xiàn)隧道、上海世博會(huì )國家電網(wǎng)館、中鐵達成云頂隧道等全國20多個(gè)省、市、自治區的600多個(gè)隧道、煤礦、電力電纜、輸油管道等重大工程的溫度監測、載流量監測和火情預警，保障了重大工程及設備的高效安全運行。據悉，該項目近三年累計新增銷(xiāo)售3.3億元，新增利潤6900萬(wàn)元。

在項目組的不懈努力下，一根細細的光纖變成了“千里眼”、“順風(fēng)耳”，光纖傳感的觸角愈加靈敏，而且向著(zhù)智能化邁進(jìn)。“平時(shí)，傳感器對全程實(shí)時(shí)監測。一旦發(fā)現溫度變化，系統就會(huì )自動(dòng)對變化點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監測，從而節約相應時(shí)間，及時(shí)報警甚至提前預警。”