讓光纖有了“感覺”長了“眼睛” 37歲哈工大博導破了日本的“獨門祕笈”廢了瑞士的“千里眼”

哈爾濱工業大學有一位37歲的年輕博導董永康。他帶領課題組研發出分步式布里淵光纖傳感分析儀,結束了日本的獨家壟斷;他用技術與國外產品打擂臺,贏得了中國中車的信任和大單;他讓智慧城市提檔升級,讓通信光纖上的每個點都成為城市的神經元。

磨了導師一年 終於要來20萬經費

1999年,安徽小夥董永康考入哈爾濱工業大學電子科學與技術專業。2003年本科畢業,他進入長江學者呂志偉門下攻讀碩博連讀研究生。研一,他想給自己確立一個研究方向,於是他跟導師說,想搞光纖研究。說這話時,他連光纖長什麼樣都不知道,結果可想而知,導師沒通過。

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接下來的一年,董永康還是想搞光纖研究。他查閱了大量資料並帶著想法不斷找導師談心,導師看到他的積累和儲備,最終同意了。2004年,導師給他批了20萬經費,支持他搞光纖研究。從讀碩開始到博士畢業,董永康只用了5年,這5年,他一直在做光纖傳感的基礎研究。當時在國內這幾乎是一個冷門,就連他自己也看不到這項研究的應用前景,更別說什麼“錢途”,支撐他的完全是興趣。

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圖片來自哈爾濱工業大學

2008年,他投入加拿大皇家科學院院士、光纖光學與光電子學首席科學家鮑曉毅院士門下進行博士後學習。當時國外已經有了光纖傳感應用,可測量距離只有幾十公里,董永康利用自己紮實的理論功底,將測量距離提高到了100公里,這讓他成為該領域聲名鵲起的新星。

與國外產品打擂臺 贏來信任和大單

2011年,學成歸來的董永康回到哈工大。他帶領課題組研發分步式布里淵光纖傳感分析儀,將科研成果應用於實踐。董老師說,通俗地講,這項技術就是利用機器發射一個信號給光纖,光纖收到信號後,再反饋回來一個信號,分析這個反饋信號,就能知道光纖周圍的情況,比如,溫度是否異常,構築物是否變形。它可以用於城市管網的監控,也可以用於高鐵、橋樑、隧道的監控。

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不久前,中國中車要對高鐵沿線進行監控。在這之前,國內光纖傳感均採用日本或瑞士的進口設備。中國中車對董永康的設備不瞭解,不敢冒然採購。於是董永康提出,可以跟國外設備來一場擂臺賽,讓中國中車眼見為實看效果。

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圖片來自哈爾濱工業大學

雙方約定,用自己的設備對一小段高鐵沿線做監控,結果,董永康的設備測量距離精確到十釐米,而國外的設備只能精確到二三十釐米。中國設備更精準,價格也只有國外設備的80%,董永康不但贏得了信任,還贏得了大單。

智慧城市的神經元 可以進入千家萬戶

用光纖作為傳感器可以實現超長距離上的空間連續測量,監測點可以達百萬個,測量可以是應變、溫度和壓力,也可用於航空、航天飛行器及其零部件的結構健康監測,油氣管道、高壓輸電線和大跨度橋樑等大型基礎設施的健康監測,山體滑坡和路面沉降等地質災害的監測預警。

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圖片來自哈爾濱工業大學

2015年,該儀器被用於監測亞洲第一、世界第二(建成時)的三跨連續全漂浮鋼箱梁懸索橋——廈門海滄大橋,檢測橋樑結構的工作狀態和使用能力。

隨後,他們又把這項技術帶到了青藏高原。青藏高速公路穿越高原腹地多年凍土區,如何解決由凍融引起的路基沉降病害問題尤為突出。董永康帶領團隊在我國首條高海拔高寒多年凍土高速公路——共和至玉樹段建立了示範工程,為下一步國家建設京藏高速公路提供了有力的技術保障。

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圖片來自哈爾濱工業大學

董永康講,很多時候通信光纖鋪設到哪裡,監測就可以跟進到哪裡,比如,一座城市,已經做到光纖入戶,監測相應地也可以進入每個家庭。下一步,團隊要繼續拓展監測的領域和方向,讓智慧城市更便捷,人們的生活更舒適。


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