本成果重点开展多材料集成的特种传感功能光纤、微纳尺度及高性能光纤传感器研究，重点开展半导体、晶体、金属、纳米粒子材料混合集成传感功能光纤制备、三维微结构光纤传感器件等理论和核心技术研究，在电力系统特种传感光纤技术方面达到国际领先水平，实现了从“传感机理”到“特种光纤研制”、“关键传感器件”再到“光电探测系统”及“工程化应用技术”的原创性整体突破。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 针对高温、高压、强辐射等恶劣环境及微纳尺度环境的微弱多参量检测中的关键科学问题，本成果重点开展多材料集成的特种传感功能光纤、微纳尺度及高性能光纤传感器研究，重点开展半导体、晶体、金属、纳米粒子材料混合集成传感功能光纤制备、三维微结构光纤传感器件等理论和核心技术研究，在电力系统特种传感光纤技术方面达到国际领先水平，实现了从“传感机理”到“特种光纤研制”、“关键传感器件”再到“光电探测系统”及“工程化应用技术”的原创性整体突破。 针对高压局部放电微弱荧光可靠探测难题，首次提出了铈铽掺杂石英荧光光纤传感技术，研制出铈铽共掺荧光增强石英光纤，解决了荧光探测灵敏度低、传感材料可靠性差的问题。针对高压环境下高灵敏温度探测难题，首次提出了硫化铅纳米掺杂温敏传感光纤技术，并研制出高灵敏度光纤光栅温度传感器，实现了对电力系统关键装备的在线监测及故障预警。研制出高压电缆及关键设备的局部放电在线监测系统，攻克了信号衰落误报、局部放电声发射信号增敏检测等难题。

技术参数光纤激光器输出功率：500W/750W/1000W/1500W/2000W波长：1070-1080nm光束质量（M2):≤1.2机器人型号：STAUBLI  ABB  川崎Fanuc工作范囤：工作半径1400mm-2010mm重复定位精度：±0.05mm（根据机器人不同参数不同）安装方式：地面安装、吊顶安装、倾斜角安装

基于光纤光栅传感技术的煤矿顶板安全在线监测系统是以中国矿业大学多年来形成的顶板动态监测与支护质量检测理论、技术、软件仪器为基础，最新引进光纤光栅传感技术，进行集成创新，建立起来的新型矿用顶板动态、围岩应力、锚杆（索）受力、支架受压的在线实时监测系统。此系统将计算机技术、光纤通信与数据处理技术、传感器技术和煤矿安全技术融为一体，通过各种不同功能的光纤光栅传感器，将被测的不同形式的物理量（如应力、应变、位移、压力等）转变成便于记录及再处理的光信号，通过光纤光栅信号处理仪器对监测的数据进行处理，处理结果上传至监控主机，构成一套合理的煤矿顶板安全在线监测系统。 本系统主要分为巷道顶板在线监测和综采工作面支架工作阻力在线监测两部分，可以实现多重功能：（1）监测掘进和回采巷道的顶板离层位移与速度；（2）监测锚杆支护巷道锚杆或锚索的载荷应力；（3）监测巷道围岩或煤柱内部应力；（4）监测综采工作面支架和超前支护工作阻力；（5）井上计算机在线动态显示监测参数和超限预警；（6）该系统监测的数据自动存储，可以历史查询以及数据信息共享。 本项目研究是一项源于国家高科技研究发展计划（863计划）、自然科学基金项目、江苏省优势学科建设项目的开发项目，主要针对目前我国煤矿顶板安全监测水平低、事故突发频繁等现状，通过技术开发和煤矿实践应用相结合的技术路线，建立煤矿顶板安全监测和事故突发预警系统，从而实现煤炭资源绿色高效开采及科学采矿的理念。

一种基于折射率渐变型环芯光纤的模分复用光纤通信系统

将先进的光纤光栅传感技术与无线传感网络技术相结合,提出并实现了一种可进行多种参量及多维传感测量的光纤光栅无线传感器网络系统。具有测量精度高、抗电磁干扰、组网灵活、网络规模大、集总式控制等点。所设计的系统，由光纤光栅无线传感器节点、中心节点和控制中心组成。光纤光栅无线传感器节点采用电池供电，采用低功耗设计，电池单次工作寿命可达100天。传感器节点间采用无线方式通信。通信半径可达150米。传感器节点可以感测温度、压力、应变、位移、振动等参量。并在控制中心实时显示。整个系统具有数据融合、分析、报警等功能

本发明公开了一种光纤通信系统中的色散估计方法，包括下述 步骤：S1：获得色散值所对应的分数傅里叶变换阶次和间隔；S2：根 据变换阶次和间隔对光通信信号进行分数傅里叶变换后获得 Xα+π /2(u)；S3：对 Xα+π/2(u)进行分数域上的自相关运算，获得对应的自 相关函数序列；并对自相关函数序列的模方进行积分，获得判决值； S4：利用比较大小的方法寻找所述判决值的最小值，并根据判决值的 最小值确定使变换后信号能量汇

本发明公开了一种基于模分复用的自相干光纤通信系统，光载 波输入单元、光信号调制单元、波分复用单元、模分复用和解复用单 元、波分解复用单元及相干接收单元；模分复用和解复用单元包括通 过少模光纤连接的模式复用器和模式解复用器；光载波输入单元依次 通过单模光纤连接各光信号调制单元、波分复用单元和模式复用器， 模式复用器通过少模光纤连接模式解复用器，模式解复用器通过单模 光纤连接波分解复用单元及各相干接收单元；光载波输入单元

本发明属于光纤测量技术领域，公开了一种干涉式光纤水听器探测系统，包括：光源调制单元、功率均衡单元、信号探测传感单元、信号处理单元；信号探测传感单元包括分波器、水听器阵列、波分复用器；水听器阵列包括多条水听器基元阵列，每条水听器基元阵列包含多个水听器和两个光纤聋探头。本发明解决了现有技术中水听器探测系统难以保证光学均衡、制造成本和难度较大的问题，能够实现光学均衡，降低水听器系统的制造成本和制造难度。

呼吸是人类的最基本生理需求。然而，空气污染物的存在往往使这一基本需求难以得到保障。更有甚者，在一些特殊环境场所，空气中可能存在高致病微生物如病毒和细菌、生化毒剂、毒素等严重危害人体健康甚至威胁生命。此外，空气中也可能存在一些未知的有毒物质，如不明病原体、化学物质等。目前已有的空气安全预警技术主要针对有限的几种污染物或者有毒物质进行实时监测，无法覆盖包括生物与化学威胁在内的所有潜在威胁。空气中的污染物种类繁多，理论上很难发展一种同时监测上千种污染物的仪器设备。另外，空气毒性安全预警技术需要对空气毒性做出快速响应，以便为采取防御措施争取宝贵的时间。这些要求都是对当前技术的极大挑战，很难实现对空气的综合毒性的实时预警。

1 成果简介我国水污染事故频发， 以有机污染为主。现有技术不能迅速确定污染类型，因此事故发生后无法迅速采取恰当的应对， 是产生重大经济和环境损失以及负面国际影响的主要原因。为维护水环境安全，保障人民生活和生产， 需要一种能迅速确定污染类型的、环境友好的水体有机污染预警技术。 荧光技术是近 20 年来兴起的新型分析方法，灵敏度高、适用范围广。污水和水体的荧光光谱是多物质产生的复合光谱，它们与水样唯一对应，被称为“ 水质荧光指纹”， 简称“ 水纹” 。该法在污染性质快速判断方面具有独特优势。荧光指纹是水样内蕴特征的反映，还携带了有机物总量信息，可作为新型水质表示法。 课题组从 2003 年开始从事水纹研究，在清华大学基础研究基金、教育部科技重点项目、教育部清华大学自主研究项目、国家十一五重大水专项等项目资助下，掌握了上百种水纹，创新性开发出基于水纹比对的新型污染识别原理，并研发出有机污染溯源仪，填补了迅速确定污染类型的仪器的空白。该仪器由水纹采集仪、水纹比对软件和丰富的水纹数据库组成，可以识别数十种有机污染类型。仪器的特点如下：自动取样，自动测量，自动比对；数据库设计人性化，可以自动添加新指纹；数据自动保存；水纹采集仪性能稳定，使用、维护简便，当仪器光源老化时，自动提示更换等。上述优点表明该仪器既适合在线实时监测，也可以作为监测车和实验室的专用仪器。查新表明，国内外目前尚未发现有相似原理的仪器。 性能参数：灵敏度高，信噪比达到 250；完成一次溯源任务不足 15 分钟，测量时间短，重现性好；工作温度/湿度 15-350C， 45-80%（不可有冷凝现象， 350C 以上时湿度为 70%以下） ；不加任何试剂，取样量少，不产生二次污染；连续 24 小时使用耗电仅数度，成本低。 图 1 示范运行中的有机污染荧光溯源预警仪2 应用说明2011 年 7 月至 2012 年 3 月，水质有机污染溯源预警仪在京杭运河江苏苏州段进行了为期 3 个月的实地连续测试运行， 仪器检测出数次水质异常，并及时进行了报警， 现场测试表明，该仪器能够灵敏、及时地监测到污染的发生和变化，预警迅速，并能给污染类型的信息，对于快速确定有针对性的采取污染应对措施大有益处。 仪器经过了权威第三方的检测。3 效益分析由于目前国内外尚无同类产品，而污染预警和溯源的需求比较迫切，因此本仪器具有较大的推广空间。本仪器价格每台约 60 万元。而本仪器运行稳定、灵敏。总体上，仪器成本低，维护省，快速，无二次污染， 24 小时连续使用，运行费每月在 3000 元左右，具有明显的经济和技术优势。4 合作方式转让或者联合推广。5 所属行业领域能源环境。