光纤光栅传感器具有响应快、可分布式测量、并行传输容量大、抗电磁干扰等特点，适用于应变、温度、应力等多种参量的测量，在隧道、桥梁、大坝发电 站、变电站、储油基地、各类仓库、化工厂高层建筑、航天工业等领域都有着重 要的应用。传统的光纤光栅由光敏光纤制备，其折射率调制是由于色心的产生形 成的。在 400°C以上这种光栅结构就被擦除，无法应用在高温环境下。

光纤光栅压力传感器通过承压端头将压力传递到敏感元件光纤光栅， 检测光纤光栅的反射光信号波长的移动来获得压力值。传感器内部压力 敏感元件和传输线路全部为单模光纤，不带电，不受电磁干扰和射线的 影响，可以长期稳定工作于强电磁干扰及易燃易爆危险环境。光纤光栅压 力传感器釆用单端双出纤方式，内置有测温光纤光栅，可同时进行温度监 测和温度漂移补偿，并且在0. 5MPa~4MPa之间具有多种量程规格可供选 择，能够广泛应用于各种油气罐、油气井压力、水位的实时监

传统光纤器件性能单一受限，体积较大。团队在本应用领域主要研究选择合适的纳米材料和微纳加工技术，在光纤上实现尺寸的最小化和功能的集成化，为极端环境的传感应用提供可能的解决方案。可以应用于1.最小化光纤探头2.光纤远程照明、传像、传能3.柔性可穿戴光纤健康监测4.结构健康检测5.自动光学视觉微观信息检测系统

手持式光纤光栅传感解调仪是用于光纤光栅（FBG）波长解调的专用 设备。根据测量反射中心波长这一参数，可以获得被感知信号（如压力、 温度、应变等）的大小。该解调仪集ASE光源、分光元件和信号处理与传 输模块于一体，并根据外场测试的需求，进行了低功耗与小型化设计。同 时，它具有良好的操作界面，方便操作和设置；其次，该解调仪具有数据 网络化传输功能，方便组建FBG传感解调网络。可为石化、桥梁、矿井、 电网等需要布设光网代替传统电传感器以解决电火花敏感、布

本光纤光栅传感解调模块基于体光栅+阵列探测器+FPGA，具有动态响应频率高的优点。自带Labivew可安装程序，可实时显示光纤光栅的波长。通过改变光纤光栅传感头的结构，可应用于交通、电力、石化、建筑、核及航空等领域温度（分布）、应力（分布）、应变（分布）、加速度、电流等的监测。 图1 基于体光栅+线阵探测器+FPGA的解调模块 图2 基于Labview的上位机解调界面

基于光纤传感的工程结构长期监测技术方法，解决了长大线状结构全寿命周期的长期、实时、在线监测

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。 （1）在石油开采监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术在超高密度地面/井中地震波数据采集领域是一项革命性的新技术。在实现高效采集的同时，可大大降低生产成本；光纤分布式声波检测技术将部分替代常规地震波检测技术；应用于地面的分布式高密度地震波采集、井下VSP数据采集和改善水力压裂的监测。 （2）在长距离管线安全监测的应用方面。光纤分布式声波传感（DAS）系统可用于长距离石油管道、市政地下综合管线、地埋输电线缆等的入侵监测。该系统可以检测，定位并区分第三方入侵事件，提供长距离、无源、实时、在线、智能的管线监测技术。 （3）在油气管线泄漏监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可用于石油、天然气等管道泄漏检测。结合光纤分布式测温技术可以对泄露事件进行快速检测和定位。通过检测渗漏口湍流产生的声波信号，该信号会产生在管道内长距离相对低损耗的连续负压力波。光纤DAS系统可以沿整个管道探测到负压波，并对泄漏事故的进行准确定位（10米范围内）。 （4）在矿井人员定位监测的应用方面。矿井下易发生爆炸、透水、冒顶等重大事故，保证井下人员的安全极其重要。矿井人员定位系统对下井人员的自动跟踪定位、灾后急救、日常管理等有着非常重要的意义。光纤DAS系统可以有效克服现有井下无线人员定位系统的不足，并大大简化现有井下综合管理系统的复杂性，实现日常和应急状态下的井下无盲区的人员、车辆等定位，为井下作业综合管理提供有力支撑，同时探测光缆本征无源，特别适用于井下易燃易爆和强电磁干扰环境。 （5）在侦听和周界安防领域的应用方面。光纤DAS技术具有远程（>10KM）监听和还原振动和声波信号的功能，可以用于对监狱、使馆等重要区域的远程侦听，以及对机场、国境线、军用通信光缆、军事基地等大型重要设施的长距离周界埋地防护。 （6）在铁路安全监测的应用方面。光纤DAS技术可能取代现有的许多轨道传感器,实现列车准确的月台公告，车轮滚压和其他车轮/铁路故障判断，铁轨盗窃、破坏和恐怖攻击，周围岩石和树木坠入以及实时列车跟踪等问题，从而保障铁路网络的安全运行和大大降低铁路网的维护成本。 （7）在大型结构健康监测的应用方面。光纤分布式声波检测技术可实现从次声波到超声频率范围内的弹性振动波测量，同时可以实现对探测光缆布设区域内的高密度采样，由于光纤材料质量轻、耐腐蚀，抗电磁干扰，因此可以直接埋设于复合材料内部，实现对飞机、火箭、空间站等大型装备的载荷、健康状态、结构疲劳以及材料寿命的领域的监测。 （8）在海洋水听监测的应用方面。由光纤DAS构成的新型光纤水听系统，可实现真正全分布式的水下声波监测，有望取代现有的全光纤水听器拖曳阵列，形成全光纤轻型潜艇和水面 舰船共形分布式水听系统，有望实现对关键海峡和水域的快速布防。 目前，已经完成对地埋石油管道、油井勘探和列车运行监测等多项实际工程的成功测试。 光纤分布式声波检测系统（DAS）主要三部分：光纤分布式声波信号分析硬件终端设备，光纤分布式声波信号分析软件，声波传感光缆。光纤分布式声波信号分析硬件终端通过光纤接线器与传感光缆进行单端连接。光纤声波信号硬件终端向光纤发射光脉冲，同时对传感光缆接收到的声波信号进行光电探测和采集，最后形成数字传感信号，通过光纤传感分析软件进行声源定位与声源分析。如下图所示： 主要技术参数： 1、信号解调设备主要技术指标： 测量距离： 0~50公里 响应时间： <2s 定位精度： ±2~±20米 响应频率： 0~500KHz 检测参数： 各种机械振动波、声波、超声波、地震波 通信/联网接口： 100M以太网 工作温度： -10℃～+50℃ 电源输出： AC 100~240V,50~60Hz 二次开发接口： 提供动态链接库方便二次开发和应用集成 2、软件功能和显示模块主要包括： 声波（地震波）信号的时域二维和三维强度分析模块 声波（地震波）信号的二维频率谱检测和分析模块

光纤分布式声波检测技术（DAS）在油气勘探领域的地面地震波检测、井中地震波检测、井中分布式垂直地震剖面（VSP）数据获取、水力压裂的安全监测与改善，长距离油气管道的安全与泄漏监测，周界安防与侦听、大型结构健康监测等领域有着广泛的应用前景。

成果简介：测量在细微空间的温度，如引信丝的温度。引信丝比较细，温度高，温升快，使用传统的测量技术不能直接测的桥带上的温度。而光纤温度传感器细小，直径125um，长度几十um，是全玻璃介质，不影响测量条件，能够测量出微小区间的温度。将传感器的末端紧贴在桥丝的表面，与桥丝接触，就可以直接测量出桥丝上该位置的温度。 项目来源：国防预研 技术领域：光纤传感技术 应用范围：兵器，航空航天 现状特点：目前没有其它技术能够测量如此小区间内的高温

        技术成熟度：技术突破         传统CMOS工艺的图形处理器通常是由探测、存储、处理等多个分立系统构成，不可避免的增加了集成电路的复杂性、功耗和成本，忆阻器在新型信息存储器件、存算一体化技术及人工神经网络等领域有着巨大应用潜力。         研发团队发展的感存算一体化新型光电忆阻材料与器件能够解决传统人工视听觉系统在容量、集成度、速度等方面的技术瓶颈问题，是实现高效智能视听觉传感系统的基础。研发团队首次在基于氧化钨材料忆阻突触器件的视听觉系统中模拟了速度检测的多普勒频移信息处理，进而实现高通滤波和处理具有相对时序和频移的尖峰数据。这些结果为视听觉运动感知的模拟提供了新机会，促进了其在未来神经形态传感领域的应用。         意向开展成果转化的前提条件：中试放大及产业化工艺开发资金支持