课题基金 / 基金详情

基于拉丝塔光纤光栅干涉仪的海洋温盐深传感器阵列基础研究

批准号:
52071245
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周次明
依托单位:
学科分类:
海洋技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周次明

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
海洋是地球上最大未知区域,通过大规模获取海洋温度、盐度和深度,为海洋研究和开发提供重要科学依据,是国家经略海洋的重要内容。但是既有的海洋温盐深(CTD)探测传感器精度不高、环境适应性差,多传感器复用组成阵列的规模不大、分布密度不高,不能实现大范围、高空间分辨探测,急需能在时间和空间上进行连续高精度探测的手段。本项目据此提出在单根光纤上大规模密集集成高灵敏度干涉仪,获得一种全新CTD光纤传感器阵列,解决既有技术不能实现高灵敏、大规模、高空间分辨率实时在线探测的系列基础问题。需要研究拉丝塔光纤光栅阵列CTD传感机理与实现方法,研究CTD光纤传感器及其增敏方法、单纤高密度集成大规模多参数光纤传感器阵列特性、三维矩阵式CTD阵列信号解调方法,并通过实验室和船池模拟实验验证,获得单纤集成数千个由米级间距光纤干涉仪构成的CTD传感器阵列,对引领海洋探测技术的发展,具有十分重大理论意义和应用价值。
英文摘要
The ocean is the largest unknown area on earth. It is an important part of the country ’s strategy of ocean management to provide an important scientific basis for ocean research and development through obtaining ocean temperature, salinity and depth information on a large scale. However, the existing ocean temperature and salt depth (conductivity-temperature-depth: CTD) detection sensors have low accuracy and poor environmental adaptability, the scale of multi-sensor multiplexing arrays is not large in scale and distribution density is not high. It is impossible to achieve large-scale and high spatial resolution detection. For detection, there is an urgent need for continuous high-precision monitoring in time and space. This proposal proposes a novel CTD optical fiber sensor array through large-scale integrating high-sensitivity interferometers on a single optical fiber, which solves the problems that the existing technology cannot achieve high-sensitivity, large-scale, and high spatial resolution real-time online detection. Need to study the drawing mechanism and realization method of the CTD fiber-optic grating array, the CTD fiber-optic sensor, and its sensitization mechanism, the characteristics of the single-fiber high-density integrated large-scale multi-parameter fiber-optic sensor array, the three-dimensional matrix CTD array signal demodulation method, and through laboratory and ship pond simulation experiments. The novel method, which can obtain thousands of CTD sensor arrays integrated on single-fiber and composed of meter-level pitch fiber interferometers, is of great theoretical significance and application value for leading the development of marine detection technology.
针对传统海洋温盐深(CTD)传感器灵敏度不高、环境适应性弱、阵列规模受限等问题,本项目提出在单根光纤上大规模密集集成高灵敏度干涉仪,构建新型CTD光纤传感器阵列,突破高灵敏、高密度、实时在线探测的技术瓶颈。研究取得以下进展:(1)理论创新方面,提出基于相位调制的拉丝塔光纤光栅法布里-珀罗干涉仪传感结构,将丙烯酸酯/聚酰亚胺溶胀材料与光纤FP腔相结合,建立盐度检测数理模型,并阐明温度/盐度对光栅波长的影响机制及复用容量限制规律;(2)技术突破方面,研制出满足海洋环境监测需求的光纤传感器阵列,构建大规模高密度传感器阵列解调系统,提出改进反正切相位检测方法与数据驱动噪声抑制模型,实现高信噪比、高精度的相位解调;(3)工程验证方面,成功开发光纤传感阵列解调样机,完成拉丝塔光纤阵列性能测试,实现海水温盐深的高灵敏度测量(温度灵敏度>10000 rad/℃、盐度灵敏度100 rad/‰、深度灵敏度1246 rad/m)。本项目按照任务书设定的总体目标及年度计划推进工作,成功实现了预定科学目标并完成全部研究任务。项目产出成果具有显著科学价值,累计在国内外核心刊物与国际会议上发表学术论文22篇(其中SCI收录论文12篇、中科院二区以上高质量论文5篇)、授权发明专利2项,形成梯度化人才培养体系(已培养博士1名、硕士7名),同步推动理论创新、技术转化与人才储备,为国家经略海洋战略提供核心技术支撑。
光纤分布式超声激发新机理与探测新技术研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    周次明
  • 依托单位:
光载微波干涉分布式光纤传感方法及其应用研究
  • 批准号:
    61775173
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    69.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    周次明
  • 依托单位:
频移干涉连续波空间域光纤腔衰荡传感方法及其应用的基础研究
  • 批准号:
    61377091
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    周次明
  • 依托单位:
基于磁流体和FBG/LPG的光纤电流传感方法研究
  • 批准号:
    61077061
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    39.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    周次明
  • 依托单位:
国内基金
海外基金