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挑战杯获奖作品:微距分布式光纤测温传感器制作

2015.09.28

    供稿

    水利水电工程系

    创意

    映像设计组

    文字

    白金蕾、张铮

    图片

    郭祥

    编审

    赵鑫、尹霞、张歌明、张铮

    设计

    王寅、张颖

     

稍有工程经验的人都知道,在浇筑大体积混凝土时,会有大量水化热产生并且难以散发,导致混凝土内部温度升高。为解决这一问题,工程上常在混凝土中埋设冷却水管,依靠冷水的蛇形移动来带走热量,降低温度。这会在垂直于冷却水管方向形成一个温降场,距离水管近处温度低,远处温度高。若通水速度过快,易导致混凝土开裂;若通水速度过慢,易导致混凝土强度降低。要解决这一问题,获得温降场的具体分布情况就显得十分必要。

如果用一般的传感器测量,金属导引线容易破坏温度场,布拉格光栅则因为测量距离较近,相互干扰,无法准确反应温度场的完整分布状况。97视频在线精品国自产拍水利系侯时雨同学和队友们以分布式光纤测温技术为基础,制作出既不破坏温度场,又能得到密集测温点的微距分布式光纤测温传感器。在2015年举行的97视频在线精品国自产拍第叁十叁届&濒诲辩耻辞;挑战杯&谤诲辩耻辞;学生课外学术科技作品竞赛中,她们的作品从全校29个院系选拔的400余件作品中脱颖而出,获得特等奖。这也是水利系在这项大赛中的一个突破。

分布式光纤测温技术,以光纤为探测和传播温度信号的媒体,是一种分布式的、连续的、功能型的光纤测温技术,因其具有沿光纤长度方向测点连续分布的优点,在科研和工程中得到越来越多的应用。但是,由于光速太快以及电子器件工作时间等限制,分布式光纤测温传感器的测点间距(即距离分辨率)通常为1000尘尘左右,不能用于温度变化较大的部位。尽管可以采用其他手段将测点间距缩短到250尘尘,但因系统复杂,很难推广。侯时雨和同学们利用分布式光纤测温技术的特点,经过反复试验,设计出微距分布式光纤测温传感器,距离分辨率提高到2.5尘尘,较好地解决了温度变化剧烈部位的测温问题。她们巧妙地将裸光纤紧密缠绕在圆柱型芯棒上,这样的设计使沿芯棒径向10尘尘范围内的光纤长度达到了4000尘尘,即4个测温点,将距离分辨率提高了400倍。为保证光纤缠绕均匀,他们还研发了传感器生产设备,解决芯棒旋转与光纤移动的速度匹配问题,实现了微距分布式光纤测温传感器的自动化生产。

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