稍有工程經(jīng)驗的人都知道,,在澆筑大體積混凝土時,,會有大量水化熱產(chǎn)生并且難以散發(fā),導致混凝土內(nèi)部溫度升高,。為解決這一問題,,工程上常在混凝土中埋設(shè)冷卻水管,依靠冷水的蛇形移動來帶走熱量,,降低溫度,。這會在垂直于冷卻水管方向形成一個溫降場,距離水管近處溫度低,,遠處溫度高,。若通水速度過快,易導致混凝土開裂,;若通水速度過慢,,易導致混凝土強度降低,。要解決這一問題,獲得溫降場的具體分布情況就顯得十分必要,。
如果用一般的傳感器測量,,金屬導引線容易破壞溫度場,布拉格光柵則因為測量距離較近,,相互干擾,,無法準確反應(yīng)溫度場的完整分布狀況。清華大學水利系侯時雨同學和隊友們以分布式光纖測溫技術(shù)為基礎(chǔ),,制作出既不破壞溫度場,,又能得到密集測溫點的微距分布式光纖測溫傳感器。在2015年舉行的清華大學第三十三屆“挑戰(zhàn)杯”學生課外學術(shù)科技作品競賽中,,她們的作品從全校29個院系選拔的400余件作品中脫穎而出,,獲得特等獎。這也是水利系在這項大賽中的一個突破,。
分布式光纖測溫技術(shù),,以光纖為探測和傳播溫度信號的媒體,是一種分布式的,、連續(xù)的,、功能型的光纖測溫技術(shù),因其具有沿光纖長度方向測點連續(xù)分布的優(yōu)點,,在科研和工程中得到越來越多的應(yīng)用,。但是,由于光速太快以及電子器件工作時間等限制,,分布式光纖測溫傳感器的測點間距(即距離分辨率)通常為1000mm左右,,不能用于溫度變化較大的部位。盡管可以采用其他手段將測點間距縮短到250mm,,但因系統(tǒng)復雜,,很難推廣。侯時雨和同學們利用分布式光纖測溫技術(shù)的特點,,經(jīng)過反復試驗,設(shè)計出微距分布式光纖測溫傳感器,,距離分辨率提高到2.5mm,,較好地解決了溫度變化劇烈部位的測溫問題。她們巧妙地將裸光纖緊密纏繞在圓柱型芯棒上,,這樣的設(shè)計使沿芯棒徑向10mm范圍內(nèi)的光纖長度達到了4000mm,,即4個測溫點,將距離分辨率提高了400倍,。為保證光纖纏繞均勻,,他們還研發(fā)了傳感器生產(chǎn)設(shè)備,,解決芯棒旋轉(zhuǎn)與光纖移動的速度匹配問題,實現(xiàn)了微距分布式光纖測溫傳感器的自動化生產(chǎn),。