南开大学在“863”计划项目、市科技攻关项目和国家自然科学基金支持下，光纤光栅传感技术与应用课题组取得诸多创新性研究成果。如成功构建了可编程、微位移光纤光栅写入设备，并成功研制出高性能国产化光纤光栅；以光纤光栅作为传感基本元件，利用其波长编码与温敏力敏等优良特性，采用独特的材料和工艺进行封装，创新性地设计并开发出多种光纤光栅传感技术以及系列器件；研制和开发具有多参数、多功能、分布式的全光纤光子传感网络系统；同时，构建多光纤光栅线阵、面阵及体阵等多种拓扑结构，将光纤光栅传感器网络布设于高层建筑用于对

在现行的铁路运行系统中，铁路道岔的搬动是靠转辙机来完成的，而道岔是否搬到位又是借助于一种被称为缺口检测的机械传动装置来实现的，由于这种机械传动装置只能检测开关量而不能检测具体位移量、有误报警却不能立刻识别等缺点，给行车安全带来极大的隐患。为了解决这一问题本项目设计研制了一种新型的光纤位移传感器系统。与传统传感器相比，光纤传感器具有灵敏度高、频带宽，测量动态

一、项目简介激光雷达是无人机，无人车，机器人等智能装备的核心模块。它被誉为机器人的眼睛，具有探测距离远，测量精度高，抗干扰能力强的特点。在无人机，无人车，机器人等智能装备的导航与避障领域具有极其广泛的应用前景。目前激光雷达存在价格非常高、探测距离有限、质量体积比较大等问题。本研究团队经过多年研究，研发出了一种新型的激光雷达技术体系，与国内市场现有的激光雷达技术相比，本项目的技术方案具有成本低、测距精度高、适应性广的优点。二、产品性能优势1.高重复频率激光测距仪性能本项目产品1KHzPULSEDLIGHT500Hz北醒光子500Hz20 米测量频率测量距离测量精度重量40 米40 米厘米级30g厘米级20g厘米级50g价格300 元1000 元1500 元2.高重复频率激光测距仪性能本项目产品思岚科技4Khz北阳科技测量频率扫描频率20Khz20Hz2.7Khz20Hz15Hz-- 47 --西安交通大学国家技术转移中心测距精度探测距离尺寸厘米级40 米0.5-1%8 米厘米级30 米φ50*45φ72.5*41室内124*126*150室外适用环境售价室内/室外500 元千元万元3.1

一、项目简介激光雷达是无人机，无人车，机器人等智能装备的核心模块。它被誉为机器人的眼睛，具有探测距离远，测量精度高，抗干扰能力强的特点。在无人机，无人车，机器人等智能装备的导航与避障领域具有极其广泛的应用前景。目前激光雷达存在价格非常高、探测距离有限、质量体积比较大等问题。本研究团队经过多年研究，研发出了一种新型的激光雷达技术体系，与国内市场现有的激光雷达技术相比，本项目的技术方案具有成本低、测距精度高、适应性广的优点。二、产品性能优势1.高重复频率激光测距仪性能本项目产品1KHzPULSEDLIGHT500Hz北醒光子500Hz20 米测量频率测量距离测量精度重量40 米40 米厘米级30g厘米级20g厘米级50g价格300 元1000 元1500 元2.高重复频率激光测距仪性能本项目产品思岚科技4Khz北阳科技测量频率扫描频率20Khz20Hz2.7Khz20Hz15Hz-- 47 --西安交通大学国家技术转移中心测距精度探测距离尺寸厘米级40 米0.5-1%8 米厘米级30 米φ50*45φ72.5*41室内124*126*150室外适用环境售价室内/室外500 元千元万元3.1

成果与项目的背景及主要用途： 激光跟踪测量系统是近些年来迅速发展并得到广泛应用的高精度、便携式三 坐标测量机。这种测量系统的主要特点是测量范围大，通常为数十米甚至上百米。 在全量程内的测量精度可以保持在微米级。整个系统的典型重量为 20kg 左右， 非常便携。由于可以和多种形式的合作目标（也叫目标镜或目标测头）配合使用， 因此不仅能对点、线、面等简单的几何特征进行测量，而且能够对内部特征、隐 藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。 技术原理与工艺流程简介：跟踪系统结构图如上图所示，检测原理为： 1、反射镜 5 将激光束导向目标镜。 2、光敏器件 8 检测从目标镜返回的光束位置与理想位置的偏差。 3、控制系统根据偏差信号旋转反射镜 5，使光束始终入射目标镜中心。 4、根据干涉仪获得的长度量、转镜的角度信息计算目标镜的三维坐标。 控制系统架构如下图所示： 技术参数： 跟踪加速度：0.5g； 最大速度：3m/s； 范围：20m ； 回转轴系的角度测量范围为偏摆角±175°，俯仰角范围为 40°-160°； 应用领域：航空、航天、造船等领域的超大尺寸测量 合作方式及条件：具体面议 

通过给激光打标机装上眼睛（工业相机），从而让激光可以准确知道工件的位置信息，当工件位置出现偏差时，视觉系统可以自动修正工件的位置信息，使得工件被正确加工。加装系统后可提升产能100%-300%，减少人工成本40%-60%，定位精度达0.05-0.15mm。适用于汽车零部件、3C数码、医疗器械、生物医药、五金工具、精密仪器、半导体元器件、服装辅料、家用电器、工艺礼品、珠宝首饰等行业。

通过给激光打标机装上眼睛（工业相机），从而让激光可以准确知道工件的位置信息，当工件位置出现偏差时，视觉系统可以自动修正工件的位置信息，使得工件被正确加工。加装系统后可提升产能100%-300%，减少人工成本40%-60%，定位精度达0.05-0.15mm。适用于汽车零部件、3C数码、医疗器械、生物医药、五金工具、精密仪器、半导体元器件、服装辅料、家用电器、工艺礼品、珠宝首饰等行业。

太赫兹（THz）科学技术既是重大的基础科学问题，也是国家的重大需求。然而，作为一段全新的的电磁波谱，实现THz波传输与控制的相关器件极为匮乏，大大限制了THz科学技术的发展及应用。本项目提出了THz波物质探测、低损传输、高速控制的新理论和新技术，研制出多种实用化THz功能器件。本项目的主要成果包括：(1) 提出了THz波吸收的理论模型，研制出吸收率达到85%以上的窄带、多带和宽带太赫兹吸收材料，解决了传统电磁波吸收材料无法有效工作于THz频段的技术难题；(2)提出“人工电磁结构”与“电子功能材料”相结合构建可调谐太赫兹功能器件的思想，研制出开关速率达到0.1ms的太赫兹开关、调制速率达到10Mbps的太赫兹波调制器，带内透射达到80%的太赫兹带通滤波器，以及高效太赫兹功率衰减器；（3）基于高阻Si的深能级掺杂技术和石墨烯二维晶体材料，研制出宽带太赫兹波空间调制器，开关速率达到5MHz，空间调制面积达到3英寸，为提高太赫兹成像速率和分辨率奠定了基础；(4)提出极化约束实现太赫兹波导低损耗传输的新概念。基于“聚合物空芯波导”与“周期性金属光栅结构”的集成，研制出一种双面光栅聚合物空芯波导实现了单模的传输,大幅度降低太赫兹传输损耗到0.68dB/m，达到了实用化的要求。 这一研究成果既加深了对THz波谱特性和基本物理现象的理解，也解决了THz传输、控制、波谱识别和应用成像的多个关键科学问题。本项目成果的实施，可望实现载波300GHz以上高速无线通信，为太赫兹波无线通信、雷达探测、医疗诊断以及以及波谱成像等应用系统提供了重要的技术支撑。在Appl. Phys. Lett., Sci. Rep., Opt. Lett., Optics Express, J. Opt. Soc. Am.等国际主流期刊上发表SCI 论文66 篇。申请国家发明专利22 项，已授权专利7 项，获得教育部自然科学一等奖1项。跟国内外综合比较，本项目的研究成果总体上处于国际先进水平，对推动太赫兹科学快速进入实际应用领域具有重要的科学意义。

（1）主要功能和应用领域 本成果面向环境与灾害监测预警需求，可在地形复杂、通信条件受限、运营维护困难的复杂环境下，建立监测预警信息传输系统，实现监测预警工作的持续、可靠运行，解决现有监测预警网络中的覆盖面受限、长期持续监测难度高、信息传输可靠性低等问题。 本成果可应用于自然灾害监测预警与应急处理、各种类型的环境监测等领域。 （2）特色及先进性 基于三大核心（新型组网架构、高效节能机制、可靠传输保障）机制，设计八项创新技术。提出了基于监测事件预测的节能机制和能量均衡消耗机制，设计了支持中继转发、双信道汇聚式接入的组网架构，研发了集自动重传、自适应传输、机会通信于一体的滑坡泥石流监测预警可靠传输技术，提升了监测预警网络的稳定性和可靠性。 本成果申请国家发明专利10余项，除正在受理部分，目前已获得国家发明专利授权8项。 （3）技术指标 本成果已示范应用于龙门山地震带小流域滑坡泥石流灾害监测预警技术研究与示范系统。根据示范系统运行效果，本成果与灾害监测传统方式技术参数相比，可达到如下技术指标： ？ 丢失/出错数据恢复率提高约30%，现场通信质量越差，优势越明显； ？ 视频和图像传输实时性可提高约1/3； ？ 传感节点能耗10%-50%，监测系统有效工作时间延长20-30%； ？ 网络故障对监测预警影响极大降低，网络故障带来的数据时延趋向于0。 （4）解决问题与实施效果 当前问题 解决方案与效果 技术状态 监测点部署受限于区域通信条件 中继转发技术： 采用中继转发技术，可在无信号覆盖区域建设监测点，通过中继转发技术将监测数据转移到具备GPRS/3G/卫星信号的位置。 示范系统应用 监测点的信息传输存在数据丢失、甚至意外中断的风险 集自动重传、自适应传输、机会通信于一体的传输保障技术： （1）研发低开销、高能效自动重传技术，恢复丢失数据，较传统方式的丢失/出错数据恢复率提高约30%，现场通信质量越差，优势越明显； （2）研发视频与图像自适应传输方法，提高视频、图像传输效率与可靠性，在网络信号较差时，视频和图像传输实时性可提高约1/3； （3）设计机会通信技术，传输网络中断处监测节点的数据，在邻近节点可替代传输时，可实现网络中断带来的时延效应趋于0。 授权专利2件 示范系统应用 监测点持续工作能力受到能量供应的约束 基于监测事件预测和能量均衡消耗的节能机制： （1）研发基于监测事件预测的休眠机制，降低传感节点能耗10%-50%； （2）研发能量均衡消耗方法，监测设备有效工作时间延长24.3%。 授权专利5件 示范系统应用 监测预警系统存在故障或破坏的问题 双信道、汇聚式接入的组网架构： （1）设计双信道、汇聚式接入的组网架构，支持系统部分故障时的网络自愈能力，保障监测数据传输不中断； （2）所设计组网架构下的设备可互相自动查询工作状态，设备故障可由其邻居设备主动上报，同时保留的传统设备状态查询方式，提高及时发现失效设备的能力。 授权专利2件 示范系统应用