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

  • 河北昌黎:田园民宿经济带动乡村旅游发展

  • 上海老年大学校园开放日活动精彩纷呈

独家策划

推荐阅读
当地时间24日,世界气象组织在日内瓦为中国工程院院士、中国气象局卫星气象专家许健民颁发第七十届国际气象组织奖,表彰他为天气预报、卫星气象事业以及气象业务服务作出的卓越贡献。
2026-06-26 09:28
来自英国伦敦国王学院与加拿大麦克马斯特大学衍生公司Block Biosciences等机构的科学家,正在研制一类靶向IMPDH2酶的候选药物。团队已设计并合成了数百种靶向IMPDH2的候选药物,正从中层层筛选最优化合物,力争尽快推向临床开发。
2026-06-26 09:26
6月25日,以“弘扬伟大抗疫精神 走好疾控新长征路”为主题的2026年“我和我的疾控故事”宣讲会在中国疾病预防控制中心举办。中国疾病预防控制中心性病艾滋病预防控制中心综合防治与政策室主任单多的故事,要从一双生了冻疮的手讲起。
2026-06-26 09:23
届链博会期间,贸促智库交流活动暨全球供应链报告与指数发布会在京举办。2018—2025年,促进指数、连接指数、创新指数、韧性指数均呈上行态势,表明全球供应链继续朝着更具韧性、更有效率、更富活力的方向发展。
2026-06-26 09:20
需要看到,保护耕地是推进乡村全面振兴、建设宜居宜业和美乡村的重要组成部分,广大农民是保护耕地的重要行动主体。
2026-06-26 09:19
卢宇彤介绍,“灵晟”依托国产高性能CPU、片上高带宽内存、高速互连网络、高吞吐存储、三维浮动正交、全液冷散热等多项核心技术创新打造。如今,面向科学、工程、产业各领域的大规模应用需求,“灵晟”提供多学科、全流程、多精度融合的科学智能应用生产级平台。
2026-06-25 09:36
日内瓦时间6月24日,中国工程院院士许健民从世界气象组织秘书长塞莱丝特·绍洛手中郑重接过第70届国际气象组织奖奖章。作为我国气象卫星事业的开拓者、见证者,许健民的身影,也是中国气象人实干创新、勇攀高峰的生动写照。
2026-06-25 09:33
在中国与泰国联合倡议下,世界贸易组织信息技术协定委员会23日举办专题研讨会,围绕信息技术协定支持人工智能就绪及包容性数字化转型展开探讨。
2026-06-25 09:32
如果它们真的是宇宙中的某种全新的事物,将改变我们对宇宙的认知,正如20世纪60年代类星体(星系中心进食的黑洞)的发现彻底革新了星系演化理论一样。”  无论直接坍缩理论是否正确,小红点都可能是超大质量黑洞的前身,后者构成了现代星系的核心。
2026-06-25 09:27
绿电直连之所以能够从概念走向实践,离不开技术进步与产业协同的共同托举。随着市场机制与技术体系不断成熟,绿电直连有望从单点示范走向规模化网络发展,成为产业绿色转型的“新动脉”。
2026-06-25 09:32
事实上,天气预报从来不是一成不变的“标准答案”,而是一门在复杂大气运动中不断逼近天气真相的科学。但我们必须正视:天气预报是一门预测科学,天气系统的复杂性,是全球气象领域共同面临的世界级难题。
2026-06-25 09:28
AI的介入,正在将控制“人造太阳”从一门依赖经验和试错的手艺,提升为一门可计算、可预测、可自主优化的科学。
2026-06-25 09:31
瑞士巴塞尔大学科学家研制出一款多功能纳米递药机器人,由推进模块和有效载荷模块构成,两种模块可重复使用,并能够自行组装。
2026-06-24 09:58
从“双链贯通”升级为“四链融合”,折射出中国推动科技创新与产业创新深度融合的有力步伐。
2026-06-24 09:48
该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。
2026-06-24 09:47
国家卫生健康委23日印发《营养指导员服务技术指南(试行)》,针对营养指导员提出营养监测与调查、膳食营养状况评价、营养咨询与指导、营养配餐、营养科普教育等五方面工作的技术能力要求。
2026-06-24 09:46
国家粮食和物资储备局23日发布的最新数据显示,随着夏粮陆续收获上市,旺季收购正逐步展开。
2026-06-24 09:44
瑞典哥德堡大学和查尔姆斯理工大学研究团队在人工智能(AI)应用方面取得新成果,教会一款名为SmartTrap的AI系统使用光学镊子,从而让光镊实现了全自动运行。光镊是一种利用高度聚焦的激光束来操控微小物体的技术,其操作对象包括单个DNA分子、活细胞以及其他直径远小于发丝的微观粒子。
2026-06-23 09:40
“十五五”规划纲要提出,建立健全数据产权、流通利用、收益分配、安全治理等数据要素基础制度。
2026-06-23 09:38
上午9时,随着小浪底水利枢纽3个闸门徐徐升起,巨大水流喷涌而出,在空中形成层叠奔涌的排浪,轰鸣着冲向水面——2026年度黄河调水调沙正式启动。
2026-06-23 09:35
加载更多