8月11日，由世紀(jì)新能源網(wǎng)及氫能百人會(huì)主辦、氫能觀察承辦的CHEC 2022世紀(jì)氫能大會(huì)在北京舉辦。尚寧智感（北京）科技有限公司總經(jīng)理邵洪峰出席會(huì)議并就“光纖光柵陣列智能感知技術(shù)在氫能源領(lǐng)域的應(yīng)用主題進(jìn)行演講”。

尚寧智感秉承著“從光纖到家（Fiber To The Home），到光纖進(jìn)物（Fiber To The Things）”技術(shù)理念，經(jīng)營(yíng)精密材料、特種光纖、光纖光柵陣列感知系統(tǒng)三大板塊產(chǎn)業(yè)。同時(shí)，公司專注能源相關(guān)行業(yè)監(jiān)測(cè)需求，為能源行業(yè)提供全新的溫度、應(yīng)變變形和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案，目前有風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、電池儲(chǔ)能設(shè)施安全檢測(cè)、氫氣儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)中心環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)四項(xiàng)業(yè)務(wù)。

光纖光柵智能感知技術(shù)，具體分為紫外激光直寫(xiě)光纖光柵感測(cè)陣列成形技術(shù)和光纖光柵陣列高精度溫度/應(yīng)變解調(diào)技術(shù)。光纖主要由高純石英玻璃材料構(gòu)成，是主要用于光通信中的傳輸媒質(zhì)，被稱為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的基石，而光柵則是利用光纖材料的光敏特性，用激光照射光纖可以在纖芯中刻寫(xiě)出光纖光柵傳感器。

光纖光柵的形成

邵洪峰介紹，光纖光柵本身有一個(gè)特性，當(dāng)一束光從路端注入到這光圈以后，它在滿足特定情況經(jīng)過(guò)光柵時(shí)會(huì)被光柵玻璃反射回來(lái)。反射光這個(gè)中心波長(zhǎng)與光纖的折射率和周期有關(guān)。如果這個(gè)區(qū)域的光柵受到溫度或者受到力的，它反射回的光中波長(zhǎng)會(huì)變化。通過(guò)檢測(cè)反射光的過(guò)程變化量，就可以推算出光圈所處位置的溫度，或者它的受力和應(yīng)變。通過(guò)已知公式的預(yù)算，我們就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)變化，反推溫度的變化量和它的硬件的變化量。這也是尚寧智感產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)。

光柵中心波長(zhǎng)與柵區(qū)的溫度和應(yīng)變之間的關(guān)系

會(huì)上，邵洪峰為與會(huì)來(lái)賓介紹了光纖光柵的幾項(xiàng)性能測(cè)試，并列出詳細(xì)的篩選數(shù)值，使大家對(duì)于光纖光柵行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)有一定了解：

光纖光柵溫度性能標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

①升溫過(guò)程曲線溫度靈敏度系數(shù)：11.72pm/℃, R-squar 0.9978：

②降溫過(guò)程曲線溫度靈敏度系數(shù)：12.09pm/℃, R-squar 0.9991

光纖光柵拉伸強(qiáng)度篩選測(cè)試

①光柵拉伸強(qiáng)度篩選條件：9N，12nm，~10000με

②極限拉伸斷裂試驗(yàn)：~30N,應(yīng)變量≥30000με

碳纖維復(fù)合光纖光柵拉伸應(yīng)變標(biāo)定實(shí)驗(yàn)

光纖光柵中心波長(zhǎng)與應(yīng)變線性關(guān)系：在0-10000 με的范圍內(nèi)，應(yīng)變靈敏度系數(shù)為1.16 με /pm；相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999以上，線性度良好。

變形測(cè)量

光纖光柵陣列直接復(fù)合進(jìn)碳纖維結(jié)構(gòu)件中，用于復(fù)合材料成型過(guò)程溫度監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能檢測(cè)和結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

尚寧智感變形測(cè)量演示視頻截圖

在詳細(xì)講解光纖光柵智慧感知技術(shù)原理及相關(guān)參數(shù)后，邵洪峰表示，光纖具有無(wú)源，無(wú)發(fā)熱，本征安全絕緣，耐高溫，被動(dòng)感測(cè)，與被測(cè)物無(wú)交互影響；無(wú)電磁輻射，耐電磁干擾，適合復(fù)雜電磁環(huán)境使用感知單元體積小，可植入結(jié)構(gòu)體內(nèi)；可多點(diǎn)復(fù)用或準(zhǔn)分布式測(cè)量，信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)；測(cè)量精度高、響應(yīng)時(shí)間短、高帶寬等優(yōu)良特性，在風(fēng)機(jī)葉片應(yīng)變和缺陷監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)能設(shè)施溫度檢測(cè)、數(shù)據(jù)中心動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)等多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

隨后，邵洪峰結(jié)合本次大會(huì)主題，重點(diǎn)解析植入式光纖智能感知系統(tǒng)在儲(chǔ)氫罐中的應(yīng)用：

1、光纖光柵陣列感知用于儲(chǔ)氫罐安全性監(jiān)測(cè)
儲(chǔ)氫壓力容器是高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、低溫液化儲(chǔ)氫的關(guān)鍵，未來(lái)應(yīng)滿足輕量化、高壓化、質(zhì)量穩(wěn)定和成本低的儲(chǔ)氫目標(biāo)需求。

2、光纖光柵陣列感知系統(tǒng)用于儲(chǔ)氫罐安全性監(jiān)測(cè)
高壓儲(chǔ)氫瓶由于纖維外層、絕熱層等導(dǎo)致儲(chǔ)氫罐內(nèi)層無(wú)法視覺(jué)檢測(cè)，具有安全風(fēng)險(xiǎn)，邵洪峰介紹，在罐體纖維層內(nèi)嵌分布式光纖感知元件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)罐體安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)和報(bào)警；在罐體纖維層內(nèi)嵌光纖感知元件，在固化、疲勞循環(huán)和爆破試驗(yàn)期間獲取應(yīng)力、應(yīng)變和溫度測(cè)量值，優(yōu)化未來(lái)設(shè)計(jì)中的材料使用；感知罐體儲(chǔ)氫全過(guò)程的基礎(chǔ)力、熱數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)客觀測(cè)量罐體的變形、載荷分布，評(píng)價(jià)與診斷罐體完好狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)罐體安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)、報(bào)警和預(yù)測(cè)。

最后，邵洪峰針對(duì)當(dāng)前光纖光柵技術(shù)情況指出，由于光纖感知具有的無(wú)源、絕緣、本征安全、體積小、遠(yuǎn)距離傳輸和準(zhǔn)分布式測(cè)量的特點(diǎn)，能夠用于在產(chǎn)、儲(chǔ)、運(yùn)、用等環(huán)節(jié)的溫度監(jiān)測(cè)；各類儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測(cè)以及氫產(chǎn)業(yè)個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)研發(fā)階段的參數(shù)監(jiān)測(cè)，此技術(shù)在氫能源行業(yè)應(yīng)用前景十分廣闊，也是尚寧智感未來(lái)持續(xù)發(fā)展的領(lǐng)域。

（本文根據(jù)嘉賓演講整理，未經(jīng)嘉賓審核）