项目基本情况Basic information of the project
项目属于电子信息传感领域。分布式布里渊光纤传感分析仪可实现温度和应变等参数在空间上的连续测量,监测点位多达百万个,在大范围、长距离和大容量传感方面具有传统点式传感器不可比拟的优势,可应用于军用高精度光纤陀螺环检测,以及油气管道、高压输电线和桥梁等大型基础设施的健康监测。从市场上看,我国虽有部分企业可以提供相关产品,但性能不高,应用领域受限;高附加值的高端分布式布里渊光纤传感分析仪及其技术均被瑞士和日本企业所垄断。这导致我国大型基础设施监测所需的高性能分布式光纤应变和温度传感分析仪全部需要依赖进口,而军用光纤陀螺环的检测还面临禁运问题。
近十年来项目组专注于高性能分布式布里渊光纤传感技术的研究,形成了从基础研究到系列应用的链条式成果,发明了大幅提升传感空间分辨率、测量速度和测量距离的新方法,在关键模块研制上取得了重大突破,成功研制了系列化自主知识产权的高性能分布式布里渊光纤传感分析仪。项目主要发明点如下:
1.提出了瞬态布里渊传感新机制。研究了瞬态受激布里渊散射的物理机理,揭示了在小于声子寿命情况下光声作用时间和布里渊增益谱的量子限制,提出了基于瞬态受激布里渊散射效应的传感新机制,该成果为大幅提升传感空间分辨率、测量速度和测量距离提供了基础理论支撑。
2.发明了高性能布里渊传感新方法。基于瞬态受激布里渊散射机制,发明了差分脉冲对和相移键控传感技术,实现了空间分辨率由米量级至毫米量级的提升;发明了光学啁啾链技术,实现了测量速度由千赫兹量级至兆赫兹量级的提升;发明了频分复用和啁啾放大技术,实现了测量距离由数十公里至150公里的提升。
3.研制了高性能传感分析仪,打破国际垄断,实现产业化。在国家重大科学仪器设备开发专项支持下,突破了锁频光源、微波驱动源和高频脉冲源等关键模块技术,研制了具有自主知识产权、自主可控的系列化高性能分布式布里渊光纤传感分析仪,仪器具有厘米级空间分辨率、兆赫兹级测量速度、百公里级测量距离等国际领先水平的性能指标,打破了国际垄断和对我国军事应用的禁运,获中国激光行业卓越光电设备和仪器奖"光环奖",获得成功应用并实现产业化,累积销售额达3000余万元。
本项目在高性能传感方法、关键技术和工程应用方面形成了具有原创性自主知识产权的三大核心专利板块,获授权发明专利17项(含国际PCT专利1项)、实用新型专利8项和软件著作权13项。在Light: Science and Applications和Optica等国际著名期刊上发表代表性学术论文46篇。研制的系列化高性能分布式布里渊光纤传感分析仪已成功应用于军用高精度光纤陀螺环检测、以及多项交通基础设施和电力线健康监测工程。航天科工集团用户评价:"该仪器可系统分析绕环质量,为改进高精度光纤陀螺环的绕制工艺提供了重要参考依据,有效提升了本单位研制的高精度光纤陀螺性能"。中国公路学会对本项目在交通基础设施监测成果的评价指出:"该项目有效解决了交通基础设施结构健康监测问题,经济社会效益显著,推广应用前景广阔,总体达到国际领先水平"。
中国光学工程学会对本项目研究成果做出如下评价:该项目研究打破了国外垄断和军事禁用,成果达到国际领先水平。
管理团队与技术团队Management team and technical team
哈尔滨工业大学
效益分析Benefit analysis
该项目为储备库项目资源,暂无效益分析内容。