点亮安防之光

    光纤具有连续分布式散射效应,如将其合理利用,将能够对光纤沿线外界扰动进行分布式感知和精确定位,就好比人的感知神经系统,可以进行全方位连续监测,这就是分布式光纤振动传感技术。

    很多人也许会有疑问:这种技术究竟有什么来头7又有什么用呢7殊不知,它可以对油气管道、高铁、桥梁、隧道,甚至是国防、军事基地的周边安防等重大基础设施和国家核心要害区域进行安全监测,在传感探测距离、事件精确定位、隐蔽性、环境适性等方面具有不可替代的优势。
    在中国科学院上海光学精密机械研究所,就有一位心系国家核心要害区域及重大基础设施安全的科学家,多年来,“满足国家实际安防需求,解决当前分布式光纤振动传感技术存在的‘瓶颈’问题”是他的夙愿,也是他的目标,他就是蔡海文。
    目前,国内外关于分布式光纤振动传感技术的研究中,通常采用“直接探测技术”,也就是通过检测光纤瑞利散射信号的强度信息来进行传感测量,但这种技术只能定性测量外界扰动,信号识别困难,一直存在误报率高的问题,极大地限制了该技术在实际安防中的应用。因此,研发具有定量化测量能力的分布式光纤振动传感技术,成为亟待解决的难题,受到了各国科技界和工业界的关注。
    蔡海文带领团队针对先前技术的种种缺陷,在项目“分布式光纤振动传感技术及其重要安防应用”中,将难点一一攻破,由于取得的突出成果,项目获得了201 6年上海市技术发明奖一等奖。
    “对于这项技术,我们提出了一种前所未有的新观点。从物理层面上讲,它可以实现外界扰动信息的定量化测量;同时,在信号层面上,又可以实现对外界扰测量功能。”蔡海文兴奋地介绍。该技术可以准确获取振动信号的强度、相位和频率特征,使区分扰动目标特性的准确性上升了一个高度。  

    众所周知,传感光源的噪声特征直接决定了系统的探测距离以及测量灵敏度。蔡海文根据已经发明的非相干反馈技术,别出心裁,设计了一种基于弱光纤光栅复合谐振腔反馈的超窄线宽单频光纤激光器,并成功实现本征线宽从kHz量级压缩至10Hz的惊人成果;与此同时,蔡海文还基于发明的放大器增益动态效应强度噪声抑制技术,成功将单;更多精彩内容订阅科学中国人...

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