今年南方罕見的冰雪災(zāi)害讓很多人第一次見識到了這樣的景象，高壓電線覆冰后有成人大腿般粗，冰層越裹越厚致使線路中斷。那么覆冰厚度達(dá)到多少時存在斷線或倒塌的風(fēng)險呢？目前，日本等一些國家嘗試使用光纖傳感器來實時監(jiān)測輸電線路覆冰，而成都的電子科技大學(xué)在這一領(lǐng)域已有重大突破，他們已研發(fā)出世界上第一個能在-100℃低溫和800℃高溫下工作的微納光纖琺珀傳感器。昨日，記者探訪了該校的寬帶光纖傳輸與通信網(wǎng)技術(shù)教育部重點實驗室，據(jù)悉，“忍受”1600℃高溫的更先進(jìn)的光纖傳感器即將在這里誕生。
“忍受”800℃高溫 創(chuàng)世界紀(jì)錄
“能在800℃高溫下工作，我們研發(fā)的光纖傳感器創(chuàng)造了一個世界紀(jì)錄，”電子科技大學(xué)通信學(xué)院院長、實驗室主任、國家杰出青年基金獲得者饒云江教授告訴記者：“它可以在800℃的高溫下精確地測量物體的變形程度，而這個溫度國內(nèi)外的科研機構(gòu)都尚未達(dá)到?！痹诤娇蘸教?、能源工業(yè)等環(huán)境十分惡劣的極端條件下，發(fā)電機、發(fā)動機和很多機器的零件都會由于高溫產(chǎn)生變形的可能，如何精確測量從而及早地發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、有沒有裂紋產(chǎn)生，光纖傳感器可謂責(zé)任重大?！澳堋淌堋?600℃高溫的光纖傳感器也即將在這里研發(fā)成功，到時除了核反應(yīng)堆，工業(yè)和航天航空的絕大多數(shù)的高溫情況它都不怕。比如要測試煉鋼爐里鋼水的溫度，只要把這個‘測量計’直接插入鋼水里就可以了?！?/P>
饒教授稱，這項成果的另一個突破是，與傳統(tǒng)手工制作方法相比，利用激光微加工技術(shù)制作傳感器方法簡單、一次成型，大約幾秒就可以做出一個，將來的高質(zhì)量批量制造生產(chǎn)具有很好的應(yīng)用前景。該技術(shù)已被國際光電子學(xué)領(lǐng)域著名刊物報道，并申請了美國專利，美國一家公司已明確表示了做全球代理的意向。
據(jù)悉，饒教授領(lǐng)導(dǎo)的光纖技術(shù)研究中心在光纖傳感領(lǐng)域具有較大的國際影響，電子科技大學(xué)將于今年8月在成都發(fā)起召開第一屆亞太光纖傳感器國際會議。
30微米的“指環(huán)” 激光刻蝕
一根頭發(fā)絲細(xì)的石英材料做的透明光纖，肉眼幾乎看不出什么特別之處，實驗室的光纖技術(shù)研究室副主任冉曾令博士指著一端透明細(xì)絲說：“傳感器就嵌在這里，它叫‘微干涉儀’，是一個三維立體的器件，有圓環(huán)形、立方形或者更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)?！庇浾呖吹竭@根“細(xì)絲”在顯微鏡下的圖片——一根長長的管子，一個指環(huán)狀物體鑲嵌其中。當(dāng)冉博士表示圖片中這一小段其實是1毫米，“細(xì)絲”的直徑是125微米，而“指環(huán)”只有30微米，記者非常驚訝：“這么小的傳感器究竟是怎么做出來的？”
冉博士說：“這個過程有點類似于芯片制作，預(yù)先設(shè)計好結(jié)構(gòu)，利用激光脈沖在材料上刻蝕出來。困難的地方在于尋找理想的傳感器材料，還要判斷哪種形式、哪種波長的激光最為合適?！?/P>
“神經(jīng)元” 感受傳遞光信號
光纖傳感器如何工作？冉博士做了一個形象的比喻，“就像人體的神經(jīng)系統(tǒng)具有‘感’和‘傳’的功能，微干涉儀好比‘神經(jīng)元’，鋪設(shè)的光纖就是一根根的‘神經(jīng)’，控制中心就是‘大腦’。”當(dāng)物體或周圍環(huán)境的溫度升高或降低，或者壓力變化使物體產(chǎn)生變形時，“神經(jīng)元”將感受到這些信息，并把信息加載在一束光上，這束光就沿著“神經(jīng)”跑向“大腦”，“大腦”再把這些強弱、頻率等不斷變化的光信號l轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兛梢宰x懂的信息。
監(jiān)測電纜覆冰情況 更準(zhǔn)確
冬天，戰(zhàn)斗在雪災(zāi)第一線的電力巡線工人，在崇山峻嶺之中巡查電纜的覆冰情況，有時要走上三五個小時才能發(fā)現(xiàn)輸電線路的故障點。如果在電纜里埋入光纖傳感器，當(dāng)覆冰嚴(yán)重時，傳感器感受到異常的應(yīng)力或溫度變化，就可以判斷出哪段電纜有可能發(fā)生損壞，從而及時地告知控制中心具體位置，這顯然要比巡線員的人工觀察要方便快速準(zhǔn)確得多。
冉博士說：“光纖傳感器最大的優(yōu)點就是電絕緣性好、耐高溫、耐腐蝕，抗電磁干擾、抗輻射，而且可以構(gòu)成分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，測量距離可達(dá)數(shù)十公里，在長距離多點遙測方面具有非常突出的優(yōu)勢。它作為橋梁、大壩等混凝土大型建筑的健康監(jiān)測系統(tǒng)已在國內(nèi)外多處工程中廣泛應(yīng)用。此外還用來精確地監(jiān)測地下油井的出油情況，煤礦的瓦斯?jié)舛?，在安全生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重大的作用?！?/P>
