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站在光纤传感技术的制高点上——勇立潮头的姜德生院士

发布日期:2009/3/26 15:01:26      来源:      作者:姜德生
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      姜德生光纤传感材料与传感技术专家。男,1949年3月25日生,湖北武汉人,汉族。中国共产党党员。1975年武汉建筑材料工业学院物理师资班毕业,留校任教。其间1979年华中师范学院助教进修班毕业,1985-1986年赴法国昂热大学作访问学者。1983-1989年曾任武汉工业大学激光研究所所长,1989年9月至今任武汉工业大学、武汉理工大学光纤传感技术研究中心主任、首席教授、博士生导师。美国光学学会会员,中国材料研究学会理事,湖北省机电一体化学会副理事长,湖北省光学学会副理事长。
    长期从事光纤传感材料与传感技术研究,是我国光纤传感技术的主要开拓者之一。近30年来,通过多学科交叉与技术集成,在新型光敏材料、光纤材料的微加工以及光纤传感系统等方面,取得多项创新成果,提出并构建了光纤传感材料、器件和系统的新的研究方法及理论技术体系;打破国外技术封锁与垄断,形成了从材料、器件到传感系统等多项拥有我国自主知识产权的成套技术与装备,实现了工业化生产,并在多个领域的国家重大工程长期安全监测中推广应用,为我国光纤传感技术的发展作出了突出贡献。
    出版专著1部,发表论文183篇,获国家发明专利4项。获国家技术发明二等奖1项;国家科技进步二等奖2项、三等奖1项;中国专利优秀奖1项;省部一等奖3项、二等奖3项。
    2007年当选为中国工程院院士。
 
                     站在光纤传感技术的制高点上
                                                               ——勇立潮头的姜德生院士
 
    2004年,国际著名光纤传感技术专家、美国弗吉尼亚理工大学终身教授王安波在选择高校讲座学者时,谢绝了多所高校的邀请,因他而选择了武汉理工大学。
    2007年,国际光纤光栅传感技术著名公司来到武汉理工大学,主动提出要与他合作,做其产品在国外代理人。
    他是谁?他就是中国工程院院士,武汉理工大学首席教授姜德生。
    
赢“擂”终南山
    2006年6月,陕西秦岭终南山隧道火灾报警工程进行国际招标,一时成为当时世界瞩目的“擂台”新闻。前来参加竞标的共有5家单位,其中4家是外国公司,国内仅姜德生代表的武汉理工大学一家。
    当时他报价数最高,高出日本、英国公司300多万元。同去的人员担心:怕中不了标,建议他报价低一些,这样会增加一点胜算;怕技术胜不过人家,因这次参加竞标的都是国外一些鼎鼎有名的公司。他却说,既是“擂台”招标,那一定要比谁的技术最先进,谁的操作方案最合理,谁的装置最安全。如果打“擂”败了,我们可以吸取最新的技术,将产品实行再创新,今后再去打“擂”,我们的胜算就会更大一些;如果我们的产品物有所值,招标方会宁可出高价买高精尖的产品,而不会买次品的。
    是骡子是马拉出来遛遛,这样才能见其优劣。“打擂”开始后,各方尽展所长,其中包括理论陈述、现场示范等等,几轮下来,最后角逐的只剩下西门子和武汉理工大学。
    西门子在光电传感报警装置方面起步早,而且在光电生产方面历史悠久,在全球若干技术方面领先。姜院士能胜过他们吗?究竟鹿死谁手,人们不禁为他捏了一把汗。当“打擂”哨声终结时,一条消息不胫而走,西门子“擂”败终南山,而且败得心服口服。
    陕西秦岭终南山隧道全长18公里。要在这么长的距离实行火灾第一时间报警,其难点就在探测的长距离传输。德国西门子公司能进行探测,但他们要在这长的距离内安装4台终继设备,而姜德生研发的报警装置则不需安装终继设备,而且报警效果一点也不亚于安装了中继设备的德国西门子公司。
    此工程已经建成,这是国内外惟一实现20公里长距离无中继的火灾监测技术。据介绍,目前该技术和产品已在总长超过150公里的全国44个隧道火灾报警工程中得到应用。
    
油库擒“火魔”
    2007年,国家某战略储备油库向姜德生发来感谢信,赞扬他发明的“照妖镜”让火魔及时现形,为油库在第一时间擒住火魔赢得了先机。这到底是怎么回事呢?
    3年前渤海湾某油库遭雷击起火,不仅牺牲了消防官兵,而且给国家财产造成了重大损失。因此,油库火灾报警一直成为姜德生的一个心病。他下决心要开发出这个装置,让油库始终置于安全监控之下,否则自己就有愧于光纤传感研究者的称号。
    然而要开发出这样的产品,又谈何容易。当时国外的报警技术因响应时间慢,灵敏度不高,价格昂贵,在国内一直未能应用推广。即便是这样的技术,国外也一直垄断着。为了研制出中国自己的光纤光栅油库报警装置,他和同事们经过几百个日日夜夜的攻关,不断进行实地试验,造出了自己的装置。终于在2006年首创了具有自主知识产权的“光纤光栅感温火灾报警技术与系统”。
    2007年元月,国家某战略储备油库进行火灾报警技术招标,他们开发的光纤光栅火灾报警系统,因反应时间快、灵敏度高而一举夺标。当年夏季,该油库10万立方米的油罐连续两次遭遇雷击起火,但因光纤光栅报警及时,避免了重大损失。
    截至目前,国家第一批新建的四大石油战略储备油库和石化系统90%油库的火灾安全监测,均采用了他们的光纤光栅火灾报警技术。
   
 勇立主战场
    “为国家解决问题,这是我一直努力的目标!”为实践这一诺言,姜德生毅然地投入到经济建设的主战场。过去,他们产品的涵盖范围只是在石化和电力领域,现在已扩大到经济建设的各方面。这样他更繁忙了,常常连休息的时间都没有。家人和同事们都说他在透支生命,他却笑谈:我现在不到60岁,精力很充沛,这点小事还累不倒。我要努力为国家多解决些问题,今后年纪大了,想工作都没有机会了。
    煤矿瓦斯爆炸危及人民的生命财产安全。为解决这个事关国计民生的问题,他下煤矿、探实情,与工人和有关人员座谈,集思广益,定下了开发煤矿光纤报警装置产品的方案,力争在瓦斯尚未形成爆炸浓度之前,将其扼杀住。
    桥梁的多参数长期安全监测一直是我国致力于解决的难题。姜德生与相关工程技术界密切合作,经过几年的攻关,终于解决了这一难题,形成了国内目前惟一拥有全套自主知识产权的技术与产品。2004年,他首次实现了桥梁索力实时在线安全检测,并及时发现了某桥梁施工中的安全隐患。而今该项技术已成功应用在武汉长江二桥等10多座大型桥梁的长期安全监测中,并取得良好效果。同时,他将这套装置应用到老桥的安全预测,为确保我国20世纪70年代的桥梁安全作出了贡献。
    听说国外大型塔吊因风大而被拉垮,导致生命财产受损。在国家没有下达科研计划之前,姜德生敏锐及时地进行研发。在他的率领下,团队开发出了光纤光栅测风仪。这种风向仪能及时测出危及大型塔吊的风速,并在第一时间报警,有效避免塔吊受损及人员伤亡。
    目前,他们的光纤传感产品已成为国家重大工程、重大装备、武器系统等国民经济诸多领域急需的关键技术之一。
    瞄准前沿创业
    真正让姜院士迈向光纤传感领域缘于两件事。
    一件是美国贝尔实验室在一篇论文中率先提出了光纤传感的概念,即在光通讯中受温度影响的缺陷可以被用来做光纤传感器。当时他还是一个从事基础物理教学的青年教师,从光纤材料的基本物理属性出发,他敏锐地觉察到,用光纤对外界物理量进行探测,使光纤集传感传输于一体,必有广阔的前景,于是立志着手做可以抗电磁干扰、在恶劣环境下工作的光纤传感器。分析市场后,他认为其在电力和石化行业可大有作为。他决心把自己的研究领域转向光纤研究。
    另一件是广州33层的白云宾馆风荷载试验。20世纪70年代末,我国高层建筑刚刚兴起,国家开始制定其规范,迫切需要高层建筑在台风下的风载位移数据。姜德生获此信息后,在全国首次研制成功了光纤风压计。在一次有几十家单位参与的高层建筑风荷载测试中,台风来袭,由于电磁干扰特别大,其他仪器不能正常运行。只有他研制的光纤风压计仍能正常工作,并获取了宝贵的测试数据。
    但真正要在光纤传感领域开始创业时,却遇到了重重困难。
    首先遇到了科研资金瓶颈。这个项目始于1982年,以姜德生当时的资历和成就,是争取不到的。为此,他们与企业相结合,由企业给项目、提要求,只要设计开发的产品在试验中稍有疏漏,就迅速推倒重来,直到符合企业的标准。虽然在科研方面吃了很多苦,但他们却打开了市场。
 

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