8月11日，由世紀新能源網(wǎng)及氫能百人會主辦、氫能觀察承辦的CHEC 2022世紀氫能大會在北京舉辦。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)用主題進行演講”。

尚寧智感秉承著“從光纖到家（Fiber To The Home），到光纖進物（Fiber To The Things）”技術(shù)理念，經(jīng)營精密材料、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，公司專注能源相關(guān)行業(yè)監(jiān)測需求，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)測系統(tǒng)解決方案，目前有風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、電池儲能設(shè)施安全檢測、氫氣儲罐結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測、數(shù)據(jù)中心環(huán)境溫度監(jiān)測四項業(yè)務(wù)。

光纖光柵智能感知技術(shù)，具體分為紫外激光直寫光纖光柵感測陣列成形技術(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)過光柵時會被光柵玻璃反射回來。反射光這個中心波長與光纖的折射率和周期有關(guān)。如果這個區(qū)域的光柵受到溫度或者受到力的，它反射回的光中波長會變化。通過檢測反射光的過程變化量，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。通過已知公式的預(yù)算，我們就可以通過簡單的波長變化，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)。

光柵中心波長與柵區(qū)的溫度和應(yīng)變之間的關(guān)系

會上，邵洪峰為與會來賓介紹了光纖光柵的幾項性能測試，并列出詳細的篩選數(shù)值，使大家對于光纖光柵行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)有一定了解：

光纖光柵溫度性能標(biāo)定實驗

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

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

光纖光柵拉伸強度篩選測試

①光柵拉伸強度篩選條件：9N，12nm，~10000με

②極限拉伸斷裂試驗：~30N,應(yīng)變量≥30000με

碳纖維復(fù)合光纖光柵拉伸應(yīng)變標(biāo)定實驗

光纖光柵中心波長與應(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)達到0.999以上，線性度良好。

變形測量

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

尚寧智感變形測量演示視頻截圖

在詳細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，光纖具有無源，無發(fā)熱，本征安全絕緣，耐高溫，被動感測，與被測物無交互影響；無電磁輻射，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)；可多點復(fù)用或準(zhǔn)分布式測量，信號傳輸距離遠；測量精度高、響應(yīng)時間短、高帶寬等優(yōu)良特性，在風(fēng)機葉片應(yīng)變和缺陷監(jiān)測、儲能設(shè)施溫度檢測、數(shù)據(jù)中心動環(huán)監(jiān)測等多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

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

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

2、光纖光柵陣列感知系統(tǒng)用于儲氫罐安全性監(jiān)測
高壓儲氫瓶由于纖維外層、絕熱層等導(dǎo)致儲氫罐內(nèi)層無法視覺檢測，具有安全風(fēng)險，邵洪峰介紹，在罐體纖維層內(nèi)嵌分布式光纖感知元件，可實現(xiàn)對罐體安全性進行預(yù)測和報警；在罐體纖維層內(nèi)嵌光纖感知元件，在固化、疲勞循環(huán)和爆破試驗期間獲取應(yīng)力、應(yīng)變和溫度測量值，優(yōu)化未來設(shè)計中的材料使用；感知罐體儲氫全過程的基礎(chǔ)力、熱數(shù)據(jù)，實現(xiàn)客觀測量罐體的變形、載荷分布，評價與診斷罐體完好狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)對罐體安全性進行評價、報警和預(yù)測。

最后，邵洪峰針對當(dāng)前光纖光柵技術(shù)情況指出，由于光纖感知具有的無源、絕緣、本征安全、體積小、遠距離傳輸和準(zhǔn)分布式測量的特點，能夠用于在產(chǎn)、儲、運、用等環(huán)節(jié)的溫度監(jiān)測；各類儲運設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)測以及氫產(chǎn)業(yè)個環(huán)節(jié)技術(shù)研發(fā)階段的參數(shù)監(jiān)測，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）