点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:“冰立方”用上光纤温度计
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

“冰立方”用上光纤温度计

来源:中国科学报2022-02-28 09:50

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  冬奥会不仅是一场运动员在赛场上的竞争,也是一场最新科技成果的“大比拼”。

  冬奥会期间,由中国科学技术大学教授陈旸、赵东锋团队与该校教授王宝善团队自主研制的高精度光纤温度监测系统,全程参与冰壶赛事保障。

  全空间实时精确测温

  冬奥赛事中冰雪温度至关重要。“冰立方”是冬奥会历史上体量最大的冰壶场馆,也是世界上唯一在泳池上架设冰壶赛道的“双奥”场馆,它实现了水冰之间自由转换。

  “冰壶场馆对温度的要求极高,整个冰体的温度差异要控制在0.5摄氏度内。”中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心特任副研究员张强介绍,而场馆湿度、空气温度、场馆形状,以及运动员比赛过程中摩擦产生的热量,都会导致冰体温度发生变化。“这时,全空间实时监测冰体温度,提供科学数据,对于保障赛事举行至关重要。”

  传统测温手段主要采用电学温度计和红外测温仪,但这些测温方式往往是单点测量,无法全面及时反映温度在空间上的分布以及随时间的变化。“像红外测温仪一般只能在赛前或赛后对赛道进行测温。”张强说。

  分布式光纤温度传感系统(DTS)很好地解决了这一难题。在冬奥会开幕前,中国科学技术大学研究团队在冰壶赛场冰面下方铺设约200米通信光纤,这相当于布设了500个传统温度计,并部署2套分布式光纤温度传感设备,对赛道的冰体温度进行空间和时间上的连续监测,及时了解冰体温度的微小变化,精确度可达0.1摄氏度。

  监测结果表明,冰壶比赛场地冰体温度(冰面下5厘米)较为稳定(在零下9摄氏度至零下10摄氏度之间),场地的不同区域温度存在微弱差异(约0.2摄氏度),比赛后冰体温度略有升高(不超过0.8摄氏度)。系统监测数据实时推送至“冰立方”场馆环境监控系统,全程保障冬奥会冰壶赛事的顺利进行。

  通信光纤变“神经”

  近些年来,中国科学技术大学研究团队一直致力于光纤传感应用领域的研究。2021年8月,研究团队研制出具有自主知识产权的分布式光纤声波/振动传感系统(DAS),利用现有通信光缆进行地震监测和地下空间探测等工作。该研究成果得到中国地震局认可。

  2021年9月,在接到冬奥会任务后,研究团队与中国地震局地震预测研究所密切合作,组建联合攻关团队,研发分布式光纤温度监测系统,应用于冬奥会冰雪温度监测。针对冰壶场馆对冰雪温度全空间实时监测的需求,研究团队对专用激光光源系统、高精度信号解调算法、高速数据处理系统等关键技术进行攻关,研制了具有自主知识产权的分布式光纤温度传感系统。

  提及该系统的技术原理,张强作了一个形象的比喻,“蝙蝠作为夜间活动的动物,飞行时会发出超声波,超声波在接触到物体之后反射回来,蝙蝠听到声音后大脑会及时做出处理。分布式光纤温度传感系统的原理与之类似,同样属于回波探测和感知,但利用的是在光纤中传播的光波。”

  激光在光纤中有3种散射,即瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射。瑞利散射对振动极其敏感,可以用来测量振动。而拉曼散射对温度极其敏感,可以用来测量温度。“分布式光纤温度传感系统就是利用拉曼散射。光波在被散射后频率会变化,通过设备主机解调这种光就能测温,将遍布地下的通信光纤变身感知环境的神经。”张强解释。

  为了确保设备在冬奥会更好地应用,研究团队在中国地震局大院内铺设光缆,进行了连续两个月的系统性能测试。最终经过测试,系统显示出超强的稳定性。

  陈旸介绍,分布式光纤传感系统具有广泛应用前景,可以监测温度、振动,在激光自然资源的普查与调查、实现碳达峰碳中和等方面作出贡献。此外,它还可以应用于自然灾害的预防和监测,进一步降低自然灾害造成的损失。下一步,研究团队将继续攻关分布式光纤传感系统建设。(见习记者 王敏)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 甘肃渭源突发山洪 已致10人死亡

  • 福建长汀中复村:红色热土绘新卷

独家策划

推荐阅读
刘文郡:中国启动“人工智能+”行动,通过协同推进传统产业改造升级、新兴产业培育壮大与未来产业前瞻布局,让人工智能深度赋能千行百业。中国相继提出《全球人工智能治理倡议》《“人工智能+”国际合作倡议》,发布《人工智能能力建设普惠计划》《人工智能合作发展行动计划》,倡议成立世界人工智能合作组织。
2026-07-27 09:31
7月26日18时,水利部和中国气象局联合发布红色山洪灾害气象预警,江西南部、广东中北部局地发生山洪灾害可能性很大(红色预警)。涂勇介绍,主汛期山区降雨突发性强、峡谷汇水迅猛,进山务必提前关注山洪、暴雨预警,收到预警应立即取消行程。
2026-07-27 09:29
7月26日凌晨,今年第12号台风“红霞”在广东惠州市惠东县平海镇沿海登陆。”  针对台风远距离水汽输送导致的暴雨预报难题,气象部门采用集合预报方法,通过多个模式、多个初始场的集成分析,量化预报的不确定性。
2026-07-27 09:28
眼下正是小龙虾上市的季节,走进安徽省滁州市全椒县十字镇陈浅村潘氏龙虾万亩养殖基地,养殖户们正下田捕捞小龙虾。当前,全椒县稻虾综合种养面积36.5万亩,小龙虾年产量5.5万吨,稻虾全产业链综合产值34亿元、从业人数4万多人,小龙虾成了乡村振兴的主导产业之一。
2026-07-27 09:28
光明日报武汉7月26日电 记者王建宏、张锐从华中农业大学获悉,该校熊立仲教授团队近日鉴定出一个名为“ROAD1”的稻属特异抗旱孤儿基因,并发现携带这个功能等位基因的水稻在田间干旱条件下产量较对照显著提高。
2026-07-27 09:27
光明日报北京7月26日电 记者张胜从自然资源部获悉,每年的7月26日是联合国教科文组织确立的“世界红树林日”。自然资源部数据显示,自《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》印发实施以来,我国完成新营造红树林约1.16万公顷(17.4万亩),是全球少数红树林面积持续增加的国家之一。
2026-07-27 09:27
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
黄瓜是受到全球广泛喜爱的蔬菜,它源自喜马拉雅山脉南麓,由其野生祖先驯化而来,历经2000余年的传播扩散,遍布世界。中国科学院院士、崖州湾国家实验室副主任钱前评价,该研究为黄瓜分子设计育种提供了坚实支撑,兼具重要基础科学价值与育种应用前景。
2026-07-23 09:48
中国水稻研究所研究员王克剑团队近日在杂交水稻育种领域取得重要进展——成功研发出克隆效率稳定超过99%、结实完全正常的一系法杂交水稻,团队将其命名为“一系1号”。图为团队创制的无融合生殖株系在试验田大群体种植下表现出的克隆效率与结实率情况。
2026-07-22 09:35
今年新增农业机器人、盐碱地科学与工程、智慧渔业三大新农科专业,分别由江苏大学、山东农业大学、宁波大学首批开设,为涉农人才培养开辟了新跑道。
2026-07-22 09:31
这场举世瞩目的盛会,凝聚共识,密集发布国际合作倡议与行动计划,为促进全球人工智能朝着向上向善、造福人类的方向发展注入了更多新动能。
2026-07-22 09:29
虽然现阶段机器人能做的事还很有限,但这种“人机搭档”的新模式,让我们的生活服务向高品质、多样化和便利化发展。我想,这就是科技落地的意义吧。
2026-07-22 09:28
加载更多