光纖傳感技術論文大全11篇
時間：2023-03-30 11:27:42緒論：寫作既是個人情感的抒發，也是對學術真理的探索，歡迎閱讀由發表云整理的11篇光纖傳感技術論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
篇（1）
光纖傳感器隨著光纖通信技術的實用化有了迅速發展，且以體積小、重量輕、檢測分辨率高、靈敏度高、測溫范圍寬、保密性好、抗電磁干擾能力強、抗腐蝕性強等明顯優于傳統傳感器的特點，其應用范圍深入至國防軍事、航天航空、土木工程、電力、能源、環保、醫學等。現如今光纖傳感器已經能夠對溫度、壓力、溫度、振動、電流、電壓、磁場等物理量進行測定，發展空間相當廣闊。
1. 光纖傳感器的基本構成和組成原理
光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發出的光耦合進光纖，經光纖進入調制區，在調治區內，外界被測參數作用于進入調區內的光信號，是其光學性質如光的強度、相位、偏振態、波長等發生變化成為被調制的信號光，再經過光纖送入光探測器而獲得被測參數，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對光纖起保護作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導光波在其內部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸的雙重功能，是一種非常重要的智能材料。
2. 光纖傳感器的類型及特點
光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此，這一類光纖傳感器又分 為光強調制型，偏振態調制型和波長調制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。
傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。
3. 光纖傳感器的應用
光纖傳感器的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經濟的所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用，解決了許多行業多年來一直存在的技術難題，具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:
(1) 城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中，用于測試應力松弛、施工應力和動荷載應力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態的結構性能。
(2) 在電力系統，需要測定溫度、電流等參數，如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術，分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普通光纖傳感器的優點，還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點的溫度，定位精度可達米的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測溫的應用場合。
(3) 在石油化工系統、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體，采用電類傳感器不但達不到要求的精度，更嚴重的是會引起安全事故。因此，研究和開發高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實現上述檢測。
(4) 在環境監測、臨床醫學檢測、食品安全檢測等方面，由于其環境復雜，影響因素多，使用其它傳感器達不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度，可實現對上述各領域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴重，臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領域具有極好的市場前景。
(5) 醫學及生物傳感器。醫學臨床應用光纖輻射劑量計、呼吸系統氣流傳感系統;圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數;用FOS探測氫氧化物及其他化學污染物;光纖表面細胞質粒基因組共振生物傳感器;生物適應FOS系統應用于海水監測、生化技術、醫藥。
光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉，這些技術都是多學科的綜合，涵蓋的知識面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應用到生產生活的每一個角落。
4. 光纖傳感器的技術發展方向
光纖傳感技術經過20余年的發展也已獲得長足的進步，出現了很多實用性的產品，然而實際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前，光纖傳感器技術發展的主要方向是。
(1) 傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠對多種物理量進行同時測量。
(2) 提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設計復雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數，即壓力、溫度，特別是化學參數(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。
(3) 傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發展的趨勢。
(4) 在惡劣條件下(高溫、高壓、化學腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發和應用。
(5) 新傳感機理的研究，開拓新型光纖傳感器。
參考文獻
[1] 肖軍， 王穎. 光纖傳感技術的研究現狀與展望[J]. 機械管理開發， 2006，6.
[2] 吳潔， 薛玲玲. 光纖傳感器的研究進展[J]. 激光雜志， 2007，5.
篇（2）
1.引言
近年來，港口大型設備事故時有發生，靠傳統檢測很難及時、全面發現故障發生的預兆及發展趨勢。而起重機械事故通常具有不確定性和不可預見性，其造成的結果卻是極其嚴重的。目前，我國大部分港口普遍缺乏一套行之有效地實時監測和評估港口大型設備的技術和方法。若不能及時、準確地獲取港口大型設備真實的狀態信息，則會給設備運行留下安全隱患。隨著經濟的飛速發展、貨運量的大幅增加，確保港口機械設備的技術性能狀態經常處于良好狀態，實現實時監測，避免突發性故障的發生是亟待解決的問題。
2.港口大型設備檢測存在的問題
通過調研分析，當前港口大型設備在安全管理上主要有以下幾個問題。
（1）部分港口缺乏先進的檢測手段、方法及設備，對港口大型設備的維護主要以日常檢測為主，不能實時、準確地反映設備的實際狀況。
（2）各港口的檢測人員檢測技術水平不一，對關鍵的失效模式并不能進行準確地判別，檢測和診斷則缺乏較強的針對性。
（3）港口現場作業繁忙、環境惡劣，不停機檢測和檢測數據的傳輸存在很大的困難。且設備運行狀況相關數據大量流失，對設備的健康狀況診斷數據匱乏。
（4）港口大型設備缺乏有效的在線實時監測設備、系統及安全評估系統。
以上問題已成為港口大型設備安全、可靠運行的潛在隱患。因此，迫切需要一種能及時發現危險源的實時監測技術來解決這些難題，及早發現缺陷并判斷缺陷是否具有危險性，以使能及時維修處理，避免起重機事故的產生。
3.港口大型設備安全監測技術研究
目前，針對港口大型設備檢測的常規辦法主要有目測、射線檢測、磁粉探傷檢測和超聲波檢測等方法。以上檢測方法具有很大的局限性。首先，結構表面去漆，不僅耗時長，且對于不規則的構件表面檢測比較困難，對人的操作技術水平要求較高，但效率較低。第二，射線檢測對人的身體有害，檢測時必須有很嚴格的保護措施。第三，起重設備檢測屬于高空作業，存在一定的難度，且檢測的范圍有一定的局限。第四，目測等方法很容易引入主觀誤差。基于以上原因，一般性檢測手段對于港口重大設備的缺陷診斷，誤判、漏判很難避免，且不能實時準確反映在役設備的真實狀況，對于設備運行將留下安全隱患。
隨著科技和工業的發展，國外較早地開展了起重設備的在線監測與診斷研究，將成果應用到實際，并取得顯著的經濟效益。近年來，國內對于港口起重設備在線監測技術的研究也向多方面進行了拓展。
3. 1港口大型設備安全監測技術
3.1.1基于電阻應變技術的無線應力在線監測系統
電阻應變技術是通過電阻絲應變與電阻變化的對應關系來獲得被測件在貼有應變計處的結構應變值，從而實現對結構的檢測。該方法技術成熟，成本較低，不會對待測構件造成損傷。當前國內學者開展了無線應力在線監測系統的研究。無線應力在線監測系統是借助遙測技術獲取結構受力部位的應力信息，并實時傳輸到監測設備，以達到實時了解起重機結構受力狀態的一種起重機實時監測系統。此技術中應力的采集多采用電阻應變技術。電阻應變片其耐蝕性、耐濕性、耐久性差，環境適應性差，難以實現在線監測系統對起重機長期監測的目的。此外，該在線監測系統在干擾因素過多，傳輸距離較大的情況下，無法保證數據能夠安全無誤傳輸。
3.1.2聲發射技術
聲發射技術，它是以瞬態應力波的形式迅速釋放其內部積累的應變能的過程，可準確捕捉活動裂紋的位置。聲發射技術用儀器探測、記錄、分析聲發射信號，并利用聲發射信號對聲發射源的狀態做出正確判斷。聲發射技術具有動態、實時、整體和連續等特點，對結構的形狀、尺寸不敏感，可以對大型結構進行大面積的檢測。它能夠在線檢測、監測活性缺陷。對于受力情況復雜的起重機金屬結構，它比超聲波、磁粉檢測效果更好、更真實，同時也可以減少檢驗中不必要的停機。聲發射技術可以彌補常規無損檢測方法的不足，實現結構狀態的整體監測，為有效地安全監測提供準確的依據。
聲發射技術不能提供被測件的靜態缺陷。在實際中，由于大型起重機械工作環境比較惡劣，噪聲非常大，而聲發射信號卻非常微弱，聲發射信號則很容易被噪聲湮沒，實際測得的聲發射信號將含有較多電氣、機械噪聲，在實際的工程應用中聲發射監測效果并不太理想。
3.1.3光纖光柵傳感技術
光纖傳感技術是一種以光波為載體，光纖為媒質，感知和測量被測量信號的新型傳感技術。光纖光柵傳感技術的優點是抗干擾性強，不受電磁、噪聲影響；靈敏度、可靠性高；能串接復用，可實現分布式監測；耐久性好，動態響應快，信息傳輸遠，信號長距離傳輸不需要專門的調節，可滿足長期健康監測的要求。但傳感器、檢測儀等設備成本相對較高，且光纖傳感器對溫度同樣敏感，在實際應用中需要采取相應的溫度補償措施。光纖光柵傳感技術目前多用于橋梁結構安全監測。
3.1.4數字圖形圖像處理技術
數字圖形圖像處理技術是通過將采集到的圖像信息轉化為數字信息，并利用計算機進行除噪、增強、復原、分割、提取等處理的方法與技術。基于數字圖像處理技術的監測方法是一種新型的非接觸式監測方法。基于數字圖形圖像處理技術的監測系統與光纖傳感技術等監測技術相比，成本較低。它是一種實時的、高精度的、遠距離的、能進行結構靜動態位移監測的監測方法。該方法不傷及被測物，不干擾被測物自然狀態，且可瞬時獲取被測物體大量物理信息和幾何信息。基于數字圖像處理技術的監測方法對于拍攝環境要求較高。基于數字圖像處理技術的監測方法現多用于橋梁、坡道等相對簡單的結構。起重設備工作環境復雜，利用照相機技術在無線網絡傳輸速度低的情況下不易滿足起重設備監測的需求。利用數字攝影測量技術進行自動實時監測將是今后鋼結構安全監測的發展趨勢。
3.2港口大型設備監測管理
對監測得到的數據進行詳細的分析，若分析得到異常數據，應對用戶及時發出警告并尋找產生異常的原因，通過檢修維護，排除異常，以達到消除事故隱患的目的，實現安全監控與起重機正常作業同時進行。使用監測系統還可以積累大量史數據，當起重機出現故障，可以為維修人員查找故障提供依據，在故障發生之前做出預報，減少事故發生的概率和損失，提高起重機的安全性和可靠性。
4.結束語
本文充分比較了各種港口大型設備安全監測技術的應用特點及技術特性，為港口企業和相關科研單位提供參考。開展港口大型設備安全監測技術研究，開發起重設備安全在線監測系統，對于港口相關部門及時掌握港口在役設備的運行狀況，防止起重事故的發生具有重要的意義。
參考文獻：
[1]楊巧萍，劉延雷.聲發射檢測起重機的現狀與可行性試驗[J].機械管理開發.2011，1：66-67.
[2]齊到滿.基于無線網絡的冶金起重機結構應力遠程監測技術研究[D].碩士學位論文.武漢：武漢理工大學.2011.05.
[3]吳占穩，沈功田，王少梅等.聲發射技術在起重機無損檢測中的現狀[J].起重運輸機械.2007（10）：1-4.
[4]陳曉軍.基于FBG傳感技術的起重機健康監測系統設計[D].碩士學位論文.太原：中北大學，2013.05.
篇（3）
一 引言
電纜是變電站的重要組成部分。。由于電纜分布廣、易燃、著火后危害大且影響相關供電單位生產，對經濟造成巨大損失。因此電纜的防火歷來為電力部門所重視。但是電纜事故還是頻繁發生。隨著光纖技術的發展光纖傳感技術在電力設備故障檢測中的應用得到了逐步推廣，其中光纖測溫技術徹底解決了困擾電纜運行中過熱監測的難題，可以實現對電力電纜發熱敏感部位溫度的準確、實時在線監測和故障預警、精確定位。
二 系統簡介
AT810分布式光纖溫度傳感器系統是集光、機、電、計算機、光纖光纜和弱信號檢測等技術為一體的高科技產品，主要依據激光耦合到光纖中，利用光纖的光時域反射（OTDR ）和光纖的背向喇曼散射溫度效應。將感溫光纜敷設于待測空間，可連續測量、準確定位整條光纖或光纜所處空間的溫度，還具有不帶電、抗射瀕和電磁干擾、抗腐蝕、耐高溫和使用壽命長等優點。
本系統主要由測溫主機、應用軟件、感溫光纜及其他周邊設備配置而成，對電纜橋架、電纜夾層、溫油罐和變壓器等設備的溫度進行連續線型實時在線監測，在被監測設備發生火災前即發出預警，使用戶及時采取措施，排除隱患。整套監測系統通過其測溫控制主機通訊接口或干接點繼電器端子與火災報警主控制器相連，并向其提供火災報警區的報警信息及運行和故障信號。
三 光纖測溫原理
激光脈沖在光纖中傳輸時，由于激光和光纖分子的相互物理作用，會產生三種散射光：瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射，其光譜分布如下圖所示：
其中拉曼散射僅對溫度敏感，因此最適合用來測量溫度。AT810 光纖測溫主機就是采用拉曼散射（RAMAN）和OTDR 技術研發的分布式光纖溫度探測處理器（DTS），其工作原理如下：
1、激光器發出一束激光，通過耦合器調制后射入感溫光纖中；
2、光纖中反射回的拉曼散射光通過光譜分離模塊分解成不同波長的Stokes散射光和Antistokes 散射光。其中Stokes 散射光的強度與溫度弱相關；而Antistokes散射光的強度與溫度強相關；
3、通過對兩束光信號進行處理和對比計算得出溫度沿光纖的分布曲線；
4、利用光時域反射技術（OTDR），通過計算光波的傳輸速度和回波時間實現對所有溫度點的定位；
四 AT810光纖測溫預警系統在電纜線路中的應用
AT810光纖測溫預警系統硬件組成如下:
應用中把特制的感溫光纜鋪設在待測電纜上方，讓二者緊密接觸。為提高監測的精度，以準確地獲得被測電纜上各點的溫度情況，須將傳感光纜梆扎在電纜上。
下圖為“分區溫度顯示”界面：
每個分區為一回電纜饋線，分區溫度顯示的是分區內所有溫度里的最高值。
雙擊分區溫度畫面上的分獲圖塊即可打開分區的實時曲線圖：
從中可以清楚地看到當時整條電纜的溫度分布情況。
五 應用效果
目前光纖測溫系統已經全面應用在我變電站電纜回路中，在運行中曾多次對過熱點準確報警，使事故隱患得到及時消除并能夠在電纜突發性故障中準確判斷出故障位置，大大節省了故障處理時間，使故障線路迅速恢復供電。下圖為某饋線電纜絕緣擊穿發生單相接地事故時的溫度曲線：
通過曲線可以判斷出故障發生在250米。
六 應用注意事項
1、輸入電流為交流220伏市電；
2、嚴禁帶電插拔光纖測溫主機與報警輸出箱之間的連接線；
3、主機光纜輸入接頭要保持清潔，平時用端蓋保護；當與監測機連接時，端部要用無水酒精清洗干凈后可靠連接。。
4、系統在工作時，禁止觀察傳感光纜尾端、連接處或者光纜的損壞處，激光會損害眼睛；
5、傳感光纜最小彎曲半徑不小于5cm，不能用硬或銳利物體擠、壓和沖擊傳感光纜，并應遠離熱源；
6、由于上位監控系統后臺服務程序啟動需要一段時間（約2分鐘），當上位監控軟件打開時可能會提示無法連接，等待兩三分鐘后按F5刷新屏幕即可；
7、在光纖測溫系統剛剛啟動的幾分鐘里，上位機監控畫面上的溫度可能是不準確的，這是因為光纖測溫系統主機內的恒溫槽還沒有達到穩定的工作狀態，其預熱的時間大約需30分鐘；
8、歷史溫度曲線查看時，選擇的時間段長不要超過4 小時，不然系統查詢數據會很慢；
9、系統投入正常運行后要定期（至少一年一次）對系統功能進行測試，以測試和檢驗系統的火災探測和報警能力。。
七 結束語
通過我變電站的實運行經驗表明光纖測溫預警系統不僅能夠得到電纜的實時溫度分布，及時發現薄弱環節，還能超溫報警、升溫速率報警及準確判斷故障地點。使運行人員能及時了解運行情況、消除故障隱患，防止惡性事故的發生。因此光纖測溫預警系統是一種理想的電纜過熱監控系統，不僅可廣泛應用于發電廠和變電站的電纜過熱監控中，也可以應用于地鐵、船舶、石油平臺、銀行和大型圖書館等重要場合的電纜過熱監控中。
八 參考文獻
[1]彭超，趙健康，苗付貴．分布式光纖測溫技術在線監測電纜溫度[J]．高電壓技術，2006，32（8）．
篇（4）
九天攬月鴻鵠志 步步為營創輝煌
在通往科學高峰的路上,張教授一路前行,品嘗著希望與困難,交融著榮耀與汗水,深造期間,他用不懈的努力換來了中國光學科技前沿領域的重大突破。讀研期間,他同導師劉樹田教授一起在國內率先開展光學分數傅立葉變換的研究。為利用光學分數傅立葉變換進行信息處理鋪平了道路。在中科院物理所攻讀博士學位期間,開拓了分數傅立葉變換在光學信息處理領域中的應用,被評價是國內在現代光學技術科學領域研究工作中的優秀成果具有國際先進水平。
1999-2001年,他獲得日本學術振興會博士后基金資助,在日本山形大學工學部從事生物成像研究,被應用在實際的儀器上。2001-2002年,他在香港理工大學電子工程系從事光纖氣體傳感器研究。其研究內容被收錄在《光纖傳感技術新進展》一書中,已出版發行。2002-2003年,他在德國洪堡基金的資助下在德國斯圖加特大學應用光學研究所任洪堡研究員,從事數字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢復算法來進行數字全息重建的新方案,引起了同行的重視和肯定。這部分內容作為美國Nova Science出版社的新書《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已經出版發行。
2003年,他進入首都師范大學物理系工作,先后獲得了北京市科技新星計劃,北京市留學人員擇優資助等人才項目的資助。作為北京市“太赫茲波譜與成像”創新團隊的核心成員,主要從事太赫茲波譜與成像,太赫茲波段表面等離子光學和微納光電子器件設計研究。他提出的多波長成像方法得到了美國Rice大學太赫茲研究者Mittleman的認可,被評價為不僅可以有效地增加成像范圍,還可以提高信噪比。多篇論文被太赫茲領域的虛擬期刊收錄。并于2007年和2009年分別到美國倫斯特理工大學和德國康斯坦茨大學進行訪問研究。
篇（5）
中圖分類號： TN 911.74文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.009
引言
隨著科技的發展，安全防范的重要性越顯突出。一些重要的保密部門、軍事要地、銀行、機場等對大范圍、長距離、高可靠性的安防技術的需求越來越顯著。目前，已有大量的光纖傳感技術應用于安防系統，其特點是抗干擾性強、可靠性高，隱蔽性好、可防探測，易于安裝和維護[12]。
在實際應用中，常常會遇到需要對多個對象進行監測，而一個被監測對象需要對應一套光纖傳感結構，這不僅大大提高了整個監測系統的成本，而且系統的復雜程度也逐級上升，給維護也帶來了很大的困難[3]。為了解決上述問題，通常采用復用的方法，來達到簡化系統，降低成本，易于維護的目的。
1背景技術
在光纖傳感所采用的復用技術中，相位載波復用是較常采用的技術，即通過相位載波復用，使不同的感應單元復用共同的光源、光纖光路以及光電探測器等。這種復用方法，如文獻[45]所描述，通過對不同的感應單元施以不同頻率的相位載波進行調制，每個載波頻率對應于一個感應單元，各感應單元產生的干涉信號被共同的光電探測器檢測。為了實現復用與解復用的目的，上述的相位載波復用技術一般具有以下特征：
（1）為了使復用的信號不發生混疊，相鄰載波頻率之間的頻率差必須大于外界擾動引起的信號基波頻率上限的兩倍；
（2）對于光電探測器后的信號，通過信號處理技術，采用載波基波或諧波作為參考信號，對載波基波或諧波邊帶信號進行處理，以達到將干涉信號解調出來的目的。
在該技術中，由于對相鄰頻率的間隔要求，同時為了使不同載波的基波、諧波頻率不發生混疊，使得調制頻率的選擇受到較多限制，由此會影響到實際復用的數量；同時，為了使復用的數量足夠大，對調制器件的工作點要求可能會很分散，并要求調制器件具有高的工作頻率，這不利于實際應用。在信號的解調中，如引入信號處理技術，會增加信號處理部分的技術難度和技術復雜性，并大大提高后端的開發成本和設備成本。
在光纖傳感系統的許多實際應用場合，兩個事件完全同時發生的概率很小，即兩個感應單元同時感應到信號的可能性很小。針對這種情況，本文提出一種新型的基于相位載波復用技術的光纖傳感復用方法。在光纖干涉系統中，對感應外界擾動的不同感應光纖單元產生的干涉信號，用不同頻率的載波進行調制，相鄰載波頻率之間的頻率差無需大于外界擾動引起的信號基波頻率上限的兩倍，各光纖感應單元形成的信號被共同的光電探測器檢測后，利用信號基波來分析擾動信號的物理量，并利用載波基波或諧波的邊帶判斷感應擾動信號的光纖。
由于每次擾動事件只發生在一個感應單元，即只有一個感應單元感應到擾動信號，設該單元為第i個感應單元，從式（4）可以看出，調制頻率fmj（j≠i）的基波和諧波將不會出現邊帶，而調制頻率fmi的基波和諧波則出現邊帶，根據這一特點即可判斷感應擾動的感應單元。由于僅需觀察是否出現邊帶，僅需相鄰的調制頻率有一定的間隔，不影響邊帶判斷即可，不需要傳統的相位載波復用方案那樣要求具有兩倍于基波最大頻率的要求。圖1為i單元發生擾動時的頻譜示示意，在該圖中，載波頻率fmi出現了明顯的邊帶，說明感應信號來自于感應單元i。對于出現邊帶的載波頻率的確定，利用一些便捷的分析手段，例如邊帶的能量、譜線的對稱性等，即可實現；信號基波則可用來恢復干涉信號。
由于僅用信號基波來恢復干涉信號信息，無需像傳統相位載波復用那樣用載波基波或諧波作為參考信號來解調干涉信號，相應的信號處理手段簡單，由于這個特點，也可以很方便地應用于施加載波的調制端遠離解調端的情況下（例如圖3的結構中），而無需將調制信號引回解調端或在解調端恢復出解調所用的參考信號。
3數據分析
本文采用的是圖2的結構。所使用的第一耦合器1為3×3均分耦合器，第二耦合器2為2×2耦合器，有2個復用的感應單元：4（1）、4（2），使用的是光纜中的一芯，相應的光纜長度分別為21 km、14 km。光源為中國電子科技集團公司第44所生產的SO3B型超輻射發光管（SLD）型穩定光源。光纖延遲器3使用的是美國 “康寧”生產的G652型單模光纖，光電檢測裝置8中使用的光電探測器為中國電子科技集團公司第44所生產的型號為GT322C500的InGaAs光電探測器。使用的相位調制器是將光纖繞在壓電陶瓷上制作而成。經測試，信號基波的最高頻率小于80 kHz，施加在相位調制器7（1）、7（2）上的頻率分別為100 kHz、110 kHz。低通濾波器9的帶寬為80 kHz，從光電檢測裝置8輸出的信號經低通濾波器輸出的信號，經信號采集卡采樣后，進行擾動位置以及擾動性質的判斷。同時，對光電檢測裝置8輸出的信號進行采樣，對載波基波的邊帶，即頻率100 kHz、110 kHz的邊帶進行分析，即可判斷擾動來自那根感應光纖。系統中所使用的采集卡為NI公司產品。
當敲擊加有100 kHz載波頻率的傳感光纖時，所得到的的信號依次如下，圖4（a）為加載波后信號波形。圖4（b）為其頻譜圖，可以看到，100 kHz左右的邊帶有信號，而110 kHz左右邊帶比較干凈，所以可以判定敲擊信號是加在100 kHz所在的傳感光纖上的。圖4（c）為經過80 kHz低通濾波器后得到的振動信號。
當敲擊加有110 kHz載波頻率的傳感光纖時，所得到的信號依次如下，圖5（a）為加載波后信號波形。圖5（b）為其頻譜圖，可以看到，110 kHz左右的邊帶有信號，而100 kHz左右邊帶比較干凈，所以可以判定敲擊信號是加在110 kHz所在的傳感光纖上的。圖5（c）為經過80 kHz低通濾波器后得到的振動信號。
由以上數據分析可以看出，可以用載波基波或諧波的邊帶來判斷信號發生的感應單元，可以通過低通濾波器解調出相應的線路上的信號。
4結論
本論文使用載波基波或諧波的邊帶來判斷信號發生的感應單元，這種判斷方法簡單易行，系統結構簡化。本方法的另一優點是相鄰載波的頻率差無需大于信號基波的頻率上限的兩倍，這方便了載波頻率的選取以及相位調制器件的選擇，也使得復用單元的數量更大。
參考文獻：
[1]JUAREZ J C，MAIER E W，CHOI K N，et al.Distributed fiber optic intrusion sensor system[J].Lightwave Technology，2005，23（6）：20812087.
[2]潘岳，王健.雙馬赫曾德爾型干涉儀定位技術研究[J].光學儀器，2012，34（3）：5459.
[3]DAKIN J P.Distributed optical fiber sensors[J].Proc SPIE，1992，1797：76108.
篇（6）
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0307―02
引言
高等學校是培養高素質創新人才的基地，如何培養出培養高層次高素質技能型人才以滿足社會需要，已經成為當代高校教育的核心問題。實驗教學是高等院校教學體系的重要組成部分，是實現素質教育和創新人才培養目標的重要教學環節，相對理論教學，更具有直觀性、實踐性、綜合性、探索性和啟發性，對啟迪學生的思維，加強學生對理論知識的理解，培養學生掌握科學的實驗方法與技能。提高學生綜合素質、動手能力與創新能力起著關鍵性的作用。傳感器技術是一門實踐性很強的學科，其教學過程中實踐教學環節的重要性也就尤為突出。
一 傳感技術實驗教學現狀
近年來隨著社會發展對人才要求的進一步提高，實驗教學工作已越來越引起人們的普遍關注，但是其現狀仍不樂觀。《傳感器技術》作為自動化、測控技術及儀器等專業的一門專業基礎課，其實驗教學環節仍然存在如下現象：實驗教學模式仍是應試教育模式，比如實驗教學本身沒有完全擺脫以驗證理論為主、學生“照著做”的實驗模式；長期的應試教育，養成了學生重視理論課學習而輕視實驗課學習，學生對實驗課是敷衍了事。整個實驗過程中學生處在一種被動盲目的狀態，學生只動手而很少動腦，缺少參與實驗的主動性和積極性。實驗教學方法方面，注重程序化訓練模式多，發揮學生主動性不夠；重知識傳授多，培養學生動手操作力不夠；注重灌輸式教學方法多，采用啟發式、研討式教學方法少。實驗教學內容方面，偏重于傳統驗證性實驗，內容單一、陳舊，方式單調枯燥，學生對綜合性、設計性實驗的興趣和動手能力沒有得到提高；學生的創新心理得不到滿足，創造能力得不到培養，個性得不到充分發揮。另外實驗儀器設備條件相對比較薄弱，可能也是學生不重視實驗課的原因之一。正是此類種種原因使得實驗教學沒有達到其真正目的，根據我校檢測技術實驗室現狀提出一點個人見解，旨在提高學生的動手能力，培養創新型人才。
二 傳感技術實驗教學改革探討
1 提高學生對實驗課重要性的認識
要搞好實驗教學和改革，必須要轉變理論教學高于實踐教學的這種輕視實驗教學的傳統思想觀念。教學效果優秀與否在于教師，而學生的學習效果在很大程度上取決于他們對這門課程的重視程度。通常情況下，學生認為實驗課是理論教學的輔助和補充，因此對其不夠重視，導致實驗做完后只是學會了一些簡單的操作和儀器的基本使用方法，而忽略了實驗過程中對問題的的分析和解決。所以必須提高學生對實驗課的重視程度，變被動學習為主動學習，培養調動學生的積極性，最終實現學生自主創新能力的培養與提高。針對這些問題，我們將實驗學時列入計劃學時之內，并且體現在教學課表中，使實驗教學與理論教學同步，且實驗成績作為該課程成績的一部分：在采取了這些措施之后，學生對實驗課程的重視程度有了明顯的提高。
2 加強對實驗課的考核
學生最關心的就是成績，因此成績評定方式對于實驗教學十分重要，要充分利用這一特點來設計合理的考核方案，在達到考察目的的同時，使學生通過實驗能夠深入理解理論知識，進而培養學生的動手、創新能力，為此，我們設計了較為合理的實驗成績評定公式：實驗總成績=紀律成績(30％)+操作成績(40％)+報告成績(30％)。成績評定的重點在于學生是否理解并靈活應用了所學知識，同時鼓勵創新思想和創新實踐過程，而不僅僅是實驗結果的正確與否。成績評定重視實驗數據的處理過程而不僅僅是實驗報告的形式。另外，對于設計性實驗，考核公式中的操作成績以當面驗收為考核依據，通過演示和口頭介紹展示實驗過程及實驗結果。雖然在實驗指導及考核過程中，指導教師的工作量有所增加，但這種約束體制有利于培養學生的動手及創新能力。
3 實驗教學內容的改革
為了突出實踐教學在培養學生應用意識與工程實踐能力方面的作用，達到使學生消化理論、提高能力的目的，對傳感技術的實驗教學內容進行了一系列改革。
其一，保留一些基礎驗證性實驗，如電阻應變、電渦流特性、光纖傳感器特性實驗等，使學生通過這些實驗，理解傳感器的基本原理和特性，消化并吸收理論教學內容。
其二，增加一些綜合性實驗，包括原理上的綜合、方法上的綜合以及傳感器特性的綜合；如利用電阻應變片設計數字電子秤，利用霍爾傳感器設計測速電路等：也有方法上的綜合，如可以利用多種傳感器完成轉速、位移、重量等被參數的測量。這類實驗基本上都是在現有實驗設備基礎上能夠完成的實驗，目的是讓學生在實驗的過程中理解和吸收理論教學中的原理型知識，并加以簡單應用。初學這門課程的學生對于這類實驗很感興趣，甚至由此對該課程產生好奇，極大的激發了學生深入探究傳感器技術的欲望。
其三，開設一些簡單的設計性實驗，利用實驗臺上的某一部分，與學生自行設計的內容連接，來實現對某一信號的檢測。如在直線霍爾式位移傳感器實驗中，讓學生自己設計一個信號轉換電路來替代實驗臺配套的處理模塊，并將其測量的實驗結果與原來的結果進行比較，分析差異的原因，并在其基礎上進行改進。這類實驗主要是一些設計量小、費時少、需要另加元件也較少的項目。目的是在加深理解理論教學中轉換電路作用的同時，鍛煉學生的實際動手與設計能力。
其四，開設綜合設計型實驗，該類實驗項目主要是實驗教師根據課程及實驗大綱要求，設置情景，提供材料，提出問題，在此基礎上，讓學生通過分析問題、資料收集、理論驗證，最后提出解決問題的方法；使學生進一步認識到傳感器在控制過程中的實際作用，使其在解決問題中獲取知識、應用知識，以培養其創新精神、提高其綜合素質和實踐能力。例如，針對目前家用天然氣設備增多的同時，天然氣安全隱患也隨之增長的現象，讓學生利用傳感器設計一個簡單的天然氣安全報警器，要求實現的功能是檢測空氣中甲烷(CH4)濃度的含量(天然氣主要成分是CH4，濃度介于4～16％時會發生爆炸)，當超出安全限時可以實現聲光報警：設計中所必需的元器件由實驗室提供。對于這類實驗項目，需要學生自己查找資料設計天然氣安全報警器的檢測電路，并通過實驗進行驗證。在此實驗過程中學生不僅領會了傳感器的作用，還了解了傳感器在生活中的應用，更重要的是鍛煉了學生的動手和實踐能力。再比如可以讓學生自己制作一些小產品模型，如自動避障小車、恒溫控制儀、濕度檢測儀等與生活息息相關的各種小儀器，讓學生在做實驗的同時，也真正的體
會到傳感技術在生活中的無處不在。通過一屆學生的試驗我們發現學生對這類實驗項目的興趣非常高，而且有很多其他班級、年級的同學都期待能夠早日步入檢測技術實驗室，來體驗生活中的傳感技術。因為實驗學時所限。該類實驗只局限在一些較簡單的設計項目上，起到拋磚引玉的作用。
其五，研究型實驗。研究型實驗的目的是培養學生獨立分析問題、解決問題的能力。對于該類實驗，實驗室提供進行開發的各種儀器設備，如計算機、示波器、仿真器、開發板、傳感器等，學生自擬題目，自由組隊，分工合作。在實驗進行之前要求學生進行方案論證、可行性分析以及設計‘結果預期，由主要指導教師對報告進行審核，通過后學生方可進入實驗階段，在實驗過程中指導老師及實驗室老師應給予必要的技術指導。實驗結束后由主要完成人并提交實驗報告及相關研究論文，并進行匯報。該類實驗項目設為全校公開實驗項目，或定位為面向全校開放檢測技術實驗室。目前此項工作正在運行并計劃長期堅持下去，我們期待它的成功，并堅信一定能培養出具有更強競爭力的人才。
4 實驗教學方法的改革
實驗課是驗證理論、應用理論以及鍛煉學生動手能力的重要環節。在實驗指導的方法上，應改變傳統的灌入式實驗教學方法，采用多種方式同步進行。例如：啟發式教學方法，以問題為中心，讓學生發現并提出問題，或教師提出問題，或師生共同提出問題，在此基礎上，通過分析、資料證明、理論驗證，提出解決問題的方法，讓學生在問題的提出與解決中獲取知識、應用知識，培養創新精神和實踐能力：實驗探討教學模式，主要是教師和學生共同設置實驗目的，討論實驗要求，分析實驗對象、條件，預測實驗結果，讓學生手、眼、腦并用，廣泛參與實驗操作，動手實驗，觀察實驗，記載實驗，分析實驗等。對于實驗指導方法要因人而異。有時還要具體問題具體分析。
篇（7）
中圖分類號： TU997 文獻標識碼： A
一、現代大型橋梁健康監測技術的概念
大型橋梁結構健康監測實際上是一個多參數(包括溫度、應力、位移、動力特性等)的監測。所謂大型橋梁結構健康監測技術就是指利用一些設置在大型橋梁關鍵部位的測試元件、測試系統、測試儀器，實時、在線地量測大型橋梁結構在運營過程中的各種反應，并通過對這些大型橋梁結構關鍵部位的測試數據的現場采集、數據與指令的遠程傳輸、數據儲存與處理、結構安全狀態的評估與預警等一系列程序，分析大型橋梁結構的安全狀況、評價其承受靜、動態荷載的能力和結構的安全可靠性，為運營及管理決策提供依據.
大型橋梁結構健康監測技術涉及多個學科交叉領域，隨著現代檢測技術、計算機技術、通訊技術、網絡技術、信號分析技術以及人工智能等技術的迅速發展，大型橋梁結構健康監測技術正向實時化、自動化、網絡化的趨勢發展。目前，包含多項檢測內容、能對大型橋梁狀態進行實時監測，并集成了遠程通信與評判控制的健康監測系統，已經成為大型橋梁健康監測技術發展的前沿.
大型橋梁結構健康監測技術主要包括監測系統總體設計技術、傳感器及其優化布設技術、數據自動采集與傳輸技術、結構仿真分析技術、健康診斷與結構安全評估技術等。
二、大型橋梁結構健康監測系統總體設計技技術
大型橋梁結構健康監測系統是集結構監測、系統辨識和結構評估于一體的綜合監測系統。通常采用各種先進的測試儀器設備對大型橋梁在外界各種激勵(包括交通荷載、環境荷載等)下的各種響應進行監測;然后對監測到的各種信息進行處理，結合結構模型等知識對結構進行診斷，分析結構的損傷狀況;最后對大型橋梁結構的健康狀態進行評價，并確定科學的大橋維修、養護策略。其監測內容一般包括
1)大型橋梁結構在正常環境與交通條件下運營的物理與力學性能響應，包括各種荷載下的內力(應力)、變形、固有頻率、模態、混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等。
2)大型橋梁重要非結構構件(如支座)和附屬設施的工作狀態;
3)大橋所處環境條件等。
大型橋梁結構健康監測是運用現代的傳感與通訊技術，實時監測大型橋梁運營階段在各種環境荷載條件下的結構響應與行為，對于具體的一座大型橋梁的監測系統設計，由于其本身的結構特點和監測重點的不同，其相應的監測方法、內容、規模、監測效果也各不相同，但總體上應遵循以下設計準則:
1、系統功能要求
不同的功能目標所要求的監測項目不盡相同。絕大多數大跨度大型橋梁結構監測系統的監測項目都是從結構監控與評估出發的。如果監測系統考慮具有結構設計驗證的功能，那就要獲得較多結構系統識別所需要的信息。一般來說，對于大跨度索支承大型橋梁，需要較多的傳感器布置于橋塔以及加勁梁以及纜索、拉索各部位，以獲得較為詳細的結構動力行為并驗證結構設計時的動力分析模型和響應預測。
另外，在支座、擋塊以及某些聯結部位需安設傳感器獲取反映其傳力、約束狀況等的信息。因此大型橋梁結構健康監測系統的功能應考慮以下幾個主要方面:
1）結構整體行為方面:包括研究結構在車橋共同作用、強風、強地面運動下的非線性特性以及橋址處環境條件變化對結構動力特性、靜力狀態(內力分布、變形)的影響等。
2)結構局部問題:例如邊界、聯接條件，鋼梁焊縫疲勞及其它疲勞問題;結合梁結合面的破壞機制;索支承大型橋梁纜(拉)索和吊桿的振動局部損傷機制。
3)抗震方面:包括各種場地地面運動的空間與時間變化、結構相互作用、多點激勵對結構響應的影響等，通過對墩頂與墩底應變、變形及加速度的監測進行大型橋梁抗震分析等。
4)抗風方面:包括風場特性觀測、結構在自然風場中的行為以及抗風穩定性。
此外，也應重視結構耐久性問題、基礎變形規律、樁基的承載力等問題。
2、效益/成本分析
監測系統的設計首先應該考慮建立該系統的目的和功能，對于特定的大型橋梁，建立結構健康監測系統的目的可以是大型橋梁監控與評估，或是設計驗證，甚至以研究發展為目的。一旦建立系統的目的確定，系統的監測項目就可以基本上確定，也就可以確定其功能的設計要求。但由于監測系統設計過程中各監測項目的規模以及所采用的傳感儀器和通信設備等的確定需要考慮投資的限度，因此在設計監測系統時必須對監測系統方案進行成本/效益分析。根據功能要求和成本/效益分析將監測項目和測點數量設計到所需的范圍內，以便最優化地選擇安裝系統硬件設施。
三、傳感器及其優化布置技術
傳感器的選擇主要考慮以下幾個方面的因素:傳感器類型的選擇以及傳感器的精度、分辨率、頻響及動態范圍;傳感器布設位置以及其周圍動態環境的影響程度、測量噪聲的影響程度等。
大型大型橋梁健康檢測、監測過程中應用的傳感器主要用來測量加速度、速度、位移及應變等參數，由于大型橋梁結構尺寸龐大，同時自振頻率往往非常低，結構的響應水平通常也非常小，因此，要求傳感器必須具有頻響范圍廣、低頻響應好、測量范圍大的特點。傳統的傳感器有壓電式力傳感器、加速度傳感器、阻抗傳感器、應變片等，它們己廣泛應用于各類工程結構的實測中，這里不再贅述.
目前新興的傳感器主要有:疲勞壽命絲、壓電材料傳感器、碳纖維、半導體材料和光纖傳感器等。
光纖傳感器是隨著光纖通訊技術的蓬勃發展而涌現出來的一種先進的傳感器，是用于長期監測的最理想材料。其主要性能特點包括:
1)具有感測和傳輸雙重功能;抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕，本質安全可靠，耐久性好;靈敏度高;重量輕、體積小、可撓曲，對被測介質影響小;
2)便于復用、成網，有利于與現有光通信技術組成遙測網和光纖傳感網絡;
3)測量范圍廣。可測量溫度、壓強、應變、應力、流量、流速、電流、電壓、液位、液體濃度、成分等。
四、大型橋梁結構健康監測系統總體設計
現代大型橋梁結構健康監測技術不只是傳統的大型橋梁檢測技術的簡單改進，而是運用現代傳感與通信技術，實時監測大型橋梁運營階段在各種環境條件下的結構響應與行為，獲取反映結構狀況和環境因素的各種信息，并由此分析結構的健康狀況、評估結構的可靠性，為大型橋梁的管理與維修決策提供科學依據.
1 監測系統的組建，見圖1：
圖 1典型大型橋梁結構健康監測系統框圖
2 監測系統的設計原則
1)目的與功能的主輔原則
監測系統的設計應該以建立該系統的目的和功能為主導性原則，建立健康監測系統的目的確定后，則系統的監測項目和儀器系統就可基本確定。一般而言，建立大型橋梁健康監測系統的主要目的是掌握結構的運營安全狀況，因此健康監測系統的設計應首先考慮以結構安全性為主的監測原則，是能夠關乎結構安全與否的重點監測內容，而其它目的則為輔的。
2)功能與成本最優原則
健康監測系統的成本通常比較大，其成本一般由三大部分組成:結構仿真分析費用、儀器系統費用及處理軟件費用。結構仿真分析部分費用一般較小，但其意義重大。儀器系統是健康監測系統成本的主要部分，監測項目及傳感器數量越多，監測信息就越全面，從而系統成本就越高;反之則降低系統成本，但同時可能會因為監測信息不足而使監測數據有效性減小。所以為使系統成本更合理，有必要對功能與成本進行優化，使用最小的投資，獲得最大的有效監測信息。信息處理軟件費用，其主要功能是對巨量信息進行解釋、存儲、傳輸及初步評價等，
該部分費用相對也比較小。
3)系統性和可靠性原則
監測分析、仿真計算、工程經驗有機結合，也只有用系統分析原理，使測點之間、監測項目之間能相互結合，從而提高整個系統的監測功效;監測系統最基本的要求是可靠性，而整個系統的可靠性取決于所組成的各種儀器的可靠性、監測網絡的布置及設計的統籌安排和施工上的配合等因素。
4)關鍵部件優先與兼顧全面性原則
關鍵部件是指各種原因導致的可能破壞區、變形敏感區及結構的關鍵部位，這些關鍵部件都必須重點監測。但也應考慮全面性，考慮對結構整體性進行監測，例如基礎的總體安全性監控等。
5)實時與定期監測結合原則
根據監測目的、功能與成本優化確定監測項目后，應該考慮的是實時監測與定期監測分別設置的原則。由于監測項目的不同，有些項目不必長期實時監測，但其監測頻率又遠高于人工監測，這時可考慮采用定期監測，以減少后期維護成本和數據處理壓力。
結束語：
交通運輸是一個國家的經濟命脈，而大型橋梁是交通的咽喉，大型橋梁的建造和維護是一個國家基礎設施建設的重要組成部分，同時也是經濟發展與技術進步的象征。本文簡要分析了大型橋梁的健康系統的設計，希望對同行以幫助。
參考文獻：
[1]孫全勝.智能大型橋梁結構健康監測的研究，東北林業大學博士學位論文.2005.
篇（8）
能預報還是不能預報？
1997年，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的4名學者聯名在《科學》雜志發表了《地震無法被預測》的論文。論文作者指出，在經歷了近30年的精心研究地震預報后，他們發現，地震是無法預報的，從事這方面的研究工作也是毫無希望的。
如果說，這篇論文的觀點還只是學術界內部探討的話題和爭論，到了2008年，美國地質勘探局（USGS）對此問題的一項正式表態，就把地震不能預報的結論擴展到了社會和公眾層面。
美國地質勘探局稱，無論是美國地質調查局還是美國加州理工學院或者任何其他科學機構，都沒有預報過一次大地震。在可預見的未來他們不知道如何預報地震，并且也不打算知道。不過，借助科學數據，科學家可以計算出未來將發生地震的可能性。比如，科學家預測在未來30年內，舊金山灣區發生一次重大地震的概率為67%，而南加利福尼亞的概率是60%。所以，美國地質勘探局致力于通過提高基礎設施的安全等級來長期減弱地震的危害性，而不是把精力放在研究短期預報上。
正因為如此，美國沒有設立專門的地震局，政府負責地震預報預測研究工作的部門主要是美國地質勘探局。除了地震之外，他們還對龍卷風、熱颶風、火山爆發等自然災害進行研究。
盡管地震尚不可預報是美國主流科學界的觀點，也得到世界大多數國家，包括中國一些科學家的認同，不過，并不意味著所有科學家都認同這種觀點。中國老一輩地質科學家，如李四光認為地震可以預報（據說1971年李四光臨終前遺憾地說，再給他半年，可能解決地震預報問題）。
事實上，中國曾經成功預報過一次大地震，即1975年2月4日發生在海城的7.3級強烈地震。這次地震是在地震部門預報兩個半小時后發生的。由于預報準確，人們撤離及時，海城地震極大減少了死亡人數。我國未實現預報的7級以上大地震，如邢臺地震、通海地震、唐山地震的人員傷亡率分別為14%、13%、18.4%。按這三次地震的人員傷亡率平均值估算，海城地震人員傷亡將達15萬，死亡可達5萬以上。但由于成功了短臨預報，海城總共傷亡18308人，死亡328人。
從這個事實出發，有人認為地震是可以預報的。
客觀上有很多難以克服的障礙
中國海城地震預報是得到國際上承認的唯一一次成功的短臨預報。但是，就在人們以為海城地震預報模式可以推廣之時，1976年的唐山大地震卻沒有預報成功，這是因為地震的成因、發生機理和觸發條件等非常復雜多變。所以，《美國地震協會公告》曾評價說，“海城地震的預測，是結合了經驗主義分析、直覺判斷和好運氣，這是預測地震的一次嘗試。”
地震的難以預報體現在許多方面，主要有幾點。首先是，地球內部的情況難以知曉。地震多數發生在地下15公里以下的地殼里，這次的蘆山地震也是發生在離地表16公里處。目前人類對于地殼的研究只能通過鉆機鉆至地下12公里，遠遠做不到直接觀察到地震孕育發生的全過程，只能在地表憑借有限的儀器設備捕捉地殼內部結構和狀態變化的間接信息。其次，人類對地質觀察的知識和數據積累并不全面和系統，人類掌握的地震記錄和數據并不多。第三，人類對地球構造運動的理論還不成熟，認識才剛剛開始。即便有一些經驗和知識，也是此一時的知識和經驗，不能用于彼時，如海城的經驗無法用于唐山地震，也不可能完全應用于今天的汶川和蘆山地震。地質研究人員認為，從地質學的角度考慮，作為一種地質現象，地震發生前一定會有許多前兆，對地震前兆掌握得不夠多、不夠準，是目前我們無法預報地震的核心問題。
現在不能預報，將來能預報嗎？
中國有一些研究人員認為，對于地震來講，現在不可知是正確的。未來不可知，那就是錯誤的。未來有多遠，則要看研究人員的探索。
自1966年邢臺地震以來，中國已在70多次中強以上地震前記錄到1000多條地震前兆異常，可歸為10大類，即地震學、地殼形變、重力地磁、地電、水文地球化學、地下流體（水、汽、氣、油）動態、應力應變、氣象異常以及宏觀前兆現象。
而近幾年，專業人員提出了一些新的監測地震的技術和方法，如光纖傳感技術、電磁波、次聲波、地應力、大地微動等。
比如，光纖傳感器可埋入溫度高達250℃以上的地層深處，可用于檢測地震波、地質板塊內部應力、溫度、位移和傾斜、地下流體壓力、地下磁場等地下物理量的動態變化。一旦在地震帶附近建立起永久的可以監測地震的光纖傳感器網絡，就可以及時地監測地下的異常情況，對可能發生的地震發出預報或預警。
以往大量的地震都發現，震前電磁前兆是客觀存在的。當然，電磁波前兆變化復雜，不同地震前地磁波異常有差異性，使人們目前對電磁前兆現象的物理解釋仍無統一定論，但通過長期的實際觀測，研究人員在資料分析、信息識別和提取方面也取得了一些認識，認為電磁前兆對預測地震，特別是短臨預測有一定的意義。
地震預報未來是否能有突破，誰也沒有答案。但是正如法布爾所說：不管我們的照明燈燭把光線投射多遠，照明圈外依然死死圍擋著黑暗。就讓我們從一個點到另一個點移動我們的提燈吧。隨著一小片一小片的面目被認識清楚，人們最終也許能將整個畫面的某個局部拼制出來。
延伸閱讀
地震不能預報但能預警
雖然目前地震預報被視為是不可能的，但是地震預警則是可能的。地震預報與預警的區別在于，前者是地震未發生前進行的預測，后者是在地震發生后的預警。
現在，中國、墨西哥和日本等一些國家都能對地震進行預警。地震發生時，一般是破壞力較小但速度較快的地震縱波先活動，接著就是破壞力大但速度慢的地震橫波活動。縱波的傳播速度大約6公里/秒，但震動相對較小；橫波傳播速度大約4公里/秒，但破壞力大，是大地震時的主要殺手。利用震中附近監測儀器捕捉到地震縱波后，快速估算地震參數并預測地震對周邊地區的影響，搶在破壞性橫波到達震中周邊地區之前，通過通訊和媒體預測地震強度和到達時間的預警信息，人們可以得到幾秒到十幾秒的寶貴逃生時間，可減輕人員傷亡和災害損失。
篇（9）
在公共男廁所，我們經常會看到人們在使用小便池時，有尿液滴濺在地上，造成便跡難以清洗和增加細菌流動很不衛生，而且我國人口眾多，如果這一問題不處理好，就會造成很大的環境污染。根據實驗發現，造成這一現象的主要原因是因為人們在使用過程中，站立的位置不對，這就要求我們設計一種新型小便池，可以規范人們在使用時的站立位置，防止尿液滴濺，保護環境，提高國民素質。
1 現有環保小便池及其缺陷
目前市場上的環保小便池，主要有以下三種功能：
（一）在便池的設計上可以分別收集小便和大便，并且在使用時通過排氣扇把意味向下排放，不用時有擋板自動隔離，去出臭味；此外，還把洗手池的下水管與小便收集桶相連，起到節水作用。
（二）在設計上將洗手池和小便池一體化，充分利用洗手水清潔小便池，起到節水作用。
（三）將便池與各種醫療檢測裝置相連，使便池具有健康檢測功能。
綜上所述，我國在便池節水、除臭、便于收集肥料以及結合醫療設備進行健康檢測方面已有相關研究報道。但并未解決因人們使用小便池時，站立位置不對，有尿液滴濺在地上，造成便跡難以清洗，并增加細菌流動，造成細菌流動污染環境這一問題。這就要求我們設計一款新型環保小便池，可以規范人們在使用時的站立位置，如果站立位置符合要求則可以使用小便池，不符合要求則不能使用小便池，起到防止尿液滴濺，保護環境的作用。
2 新型環保小便池的總體設計
根據上述缺陷，這就要求我們設計一種新型環保小便池，解決因人們使用小便池時，站立位置不對，有尿液滴濺在地上，造成便跡難以清洗，并增加細菌流動，造成細菌流動污染環境這一問題。本項目的設計在于在小便池的外側增加一塊可收縮的擋板，當人們需要上廁所時，站到規定位置時傳感器感應到，發出信號，控制電動機正轉，帶動蓋板自動收縮，人們就可以使用；當使用結束人離開后，傳感器感應消失，撤消信號，控制電動機反轉控制蓋板自動放下。
2.1 功能說明
1）當需要使用時，人們站到劃線規定位置，雙腳下兩個傳感器感應到，發出信號，控制電動機正轉，收起蓋板。不會影響人們正常使用，又能防止尿液濺出或直接滴在地上，造成便跡難以清掃，并產生細菌流動的現象。
2）當使用結束時，人們離開劃線位置，雙腳下兩個傳感器無感應，撤消信號，控制電動機反轉，放下蓋板。
通過這套系統，就可以很直觀的告訴使用者，他該站立的位置，防止使用小便池時尿液滴濺，減少細菌流動，起到保護環境的作用。
2.2 原理圖（圖1、圖2）及各部件作用說明
1）傳感器：檢測使用者雙腳站立位置是否正確，正確傳感器發出信號控制電動機正轉；站立位置不正確，傳感器則無信號發出。
2）電動機：系統動力源裝置，帶動轉動桿。
3）轉動桿：帶動蓋板收起和放下。
4）蓋板：限制使用者的站立位置，未在規定位置，不得使用小便池，遮擋異味。
3 傳感器的選用
傳感器用于檢測是否有物體存在于傳感器的感應范圍內，并以此作為判斷使用者雙腳是否站立到位。
3.1 性能比較
1）磁性開關，在實際應用中，主要用于檢測氣缸中活塞的運動位置，可在被測物體（如在氣缸的活塞或活塞桿）上安裝磁性物質，在氣缸缸筒外面的兩端各安裝一個磁感應式接近開關，就可以用這兩個傳感器分別標識氣缸運動的兩個極限位置。故不適用于此設備中。
2）光電接近開關（本文中簡稱光電開關），通常在環境條件比較好、無粉塵污染上的場合下使用。光電開關工作時對被測對象幾乎無任何影響。因此，在生產線上被廣泛地使用。通常用于生產線設備中，用以檢測是否有物料存在，光電開關就會感應到，發出信號，通過控制程序，就可以利用該信號狀態來判斷出傳送帶或送料機構中有無物料，從而判斷是否驅動下一機構動作。而本文所設計的新型環保小便池工作原理，當人們需要上廁所時，站到規定位置時傳感器感應到，發出信號，控制電動機正轉，帶動蓋板自動收縮，人們就可以使用；當使用結束人離開后，傳感器感應消失，撤消信號，控制電動機反轉控制蓋板自動放下。所以光電傳感器完全可以滿足以上功能要求。
3）光纖式光電接近開關，光纖式光電開關由光纖檢測頭、光纖放大器兩部分組成，光纖放大器和光纖檢測頭是分離的兩部分，光纖檢測頭的尾端部分分成兩條光纖，使用時分別插入放大器的兩個光纖孔。光纖式光電開關的輸出連接至PLC。光纖式光電開關也是光纖傳感器的一種，光纖傳感器傳感部分沒有電路連接，不產生熱量，只利用很少的光能，這些特點使光纖傳感器成為危險環境下的理想選擇。光纖傳感器還可以用于關鍵生產設備的長期高可靠性和穩定性的監視。相對于傳統傳感器，光纖傳感器具有下述優點：抗電磁干擾、可工作于惡劣環境，傳輸距離遠，使用壽命長，此外，由于光纖頭具有較小的體積，所以可以安裝在空間很小的地方。光纖放大器根據需要來放置。比如有些生產過程中煙火、電火花等可能引起爆炸和火災，而光能不會成為火源，不會引起爆炸和火災，所以可以將光纖檢測頭設置在危險場所，將放大器單元設置在非危險場所進行使用。根據調節的強度，光纖傳感器可以檢測不同的物品或者檢測距離，所以光纖傳感器完全可以滿足新型環保小便池的功能要求。
3.2 價格比較
1）磁性開關的價格比較便宜，售價大概在20-200元之間，常用的大概在30元左右。
2）光電接近開關的價格，相對于磁性開關的價格略高一點，相對于光纖式光電接近開關的價格便宜很多。售價大概在80-300元之間，常用的大概在100元左右。
3）光纖式光電接近開關的價格最高，售價大概在300-1800元之間，常用的大概在800元左右。
綜上所述，根據各類傳感器的性能和價格的比較，選用光電接近開關（光電式傳感器），首先光電式傳感器完全可以滿足新型環保小便池設計的功能要求，而且價格相對比較便宜，適合批量組裝使用。本設備選用上海通爾生產型號為G012-MDNA-A的光電式傳感器，檢測距離0-200cm。
4 程序設計
4.1 PLC可編程邏輯控制器
在機電一體化設備中，有一個可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）模塊，PLC種類有三菱系列、西門子系列、歐姆龍系列、松下系列，本論文僅以三菱PLC為例來講解。
圖3 三菱FX2N-48MR結構圖
三菱FX2N-48MR結構圖3所示。它有X0-X7、X10-X17、X20-X27共24個輸入，Y0-Y7、Y10-Y17、Y20-Y27共24個輸出組成。三菱FX2N-48MRPLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。
4.2 PLC程序設計
1）電氣控制原理圖（圖4）
圖4 電氣控制原理圖
2）I/O分配表（表1）
表1 新型環保小便池I/O分配
3）PLC程序設計（圖5）
圖5 PLC程序設計
本文所設計的新型環保便池，當人們需要上廁所時，站到規定位置時傳感器感應到，發出信號，控制電動機正轉，帶動擋板自動收縮，人們就可以使用；當使用結束人離開后，傳感器感應消失，撤消信號，控制電動機反轉控制擋板自動放下。此套裝置可以解決因人們使用小便池時，站立位置不對，有尿液滴濺在地上，造成便跡難以清洗，并增加細菌流動，造成細菌流動污染環境這一問題。本設計可以起到提高國民素質，規范國民行為習慣，保護環境的作用。
【參考文獻】
[1]孟立凡，藍金輝，主編.傳感器原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2007，8.
[2]李科杰.現代傳感技術[M].北京：電子工業出版社，2005.
[3]張巖，胡秀芳.傳感器應用技術[M].福州：福建科學技術出版社，2005.
[4]張文棟.微傳傳感器與微執行器全書[M].北京：科學出版社，2003.
[5]高勤.可編程控制器原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2006，8.
[6]廖常初.FX系列PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2006，1.
[7]孫振華.可編程控制器原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2005.
[8]陳立定.電氣控制與可編程序控制的原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2005.
[9]祝紅芳.PLC及其在數控機床中的應用[M].北京：人民郵電出版社，2007，10.
[10]符磊.電工技術與電子技術基礎[M]. 北京：清華大學出版社，1997，12.
篇（10）
2.邊坡工程風險分析理論與應用研究
3.邊坡工程分布式光纖監測技術研究
4.基于巖體質量指標BQ的巖質邊坡工程巖體分級方法
5.邊坡工程災害防治技術研究
6.復雜巖質高邊坡工程安全監測三維可視化分析
7.錦屏一級水電站左岸高邊坡工程整體穩定性的模型試驗研究
8.邊坡工程中監測數據場三維云圖實時動態可視化方法
9.突變理論在邊坡工程應用的研究進展
10.邊坡工程監測技術分析
11.地震作用下邊坡工程動力響應與永久位移分析
12.基于強度折減法和容重增加法的邊坡穩定分析及工程研究
13.深埋混凝土抗剪結構加固設計方法及其在大型邊坡工程治理中的應用
14.光纖光柵測試技術在邊坡工程中的應用
15.三維不連續變形分析理論及其在巖質邊坡工程中的應用
16.工程邊坡綠色防護機制研究
17.邊坡工程可靠性的支持向量機估計
18.對邊坡工程安全系數的思考
19.邊坡工程風險評估與風險因子比率分析
20.邊坡工程可靠性分析的最大熵方法
21.西南水電高陡巖石邊坡工程關鍵技術研究
22.邊坡工程失穩災害預警系統的研究
23.邊坡工程建設安全評估方法研究
24.邊坡工程耐久性研究分析
25.邊坡工程輔助決策系統及其在萬梁高速公路中的應用研究
26.公路邊坡工程地質災害危險性評估方法研究
27.邊坡工程穩定性分析及處治技術研究
28.中國典型重大邊坡工程穩定性與安全評價現狀研究
29.邊坡工程風險指標體系的建立與應用
30.邊坡工程研究中的新理論和新方法評述
31.邊坡工程地質信息的三維可視化及其在三峽船閘邊坡工程中的應用
32.GIS和數值模擬技術在邊坡工程中的應用評述
33.巖體邊坡工程中的位移監測及分析
34.公路邊坡工程監測技術評價與分析
35.可用于邊坡工程的三種反演方法
36.泥化夾層對邊坡工程穩定性影響及控制方法研究
37.風險評估方法在邊坡工程中的應用
38.預應力錨索格構在邊坡工程中的設計研究
39.錨桿加固機理研究及其在邊坡工程中的應用
40.分布式光纖傳感技術在邊坡工程監測中的應用研究
41.高等級公路中的邊坡工程問題
42.復雜邊坡工程穩定性監測及信息施工
43.區間分析理論及其在邊坡工程中的應用
44.邊坡工程中的PSA-ANFIS反演設計方法
45.邊坡工程監測資料的穩定性判斷和利用
46.巖石邊坡工程塊體系統穩定性預測、監測與控制
47.植被混凝土在水利邊坡工程中的研究進展和應用現狀
48.強降雨下元磨公路典型工程邊坡穩定性研究
49.既有軟質巖邊坡工程檢測鑒定技術研究
50.邊坡工程變形監測系統的研究
51.邊坡工程常用穩定性分析方法
52.第七屆全國巖土工程實錄交流會特邀報告——基坑與邊坡工程綜述
53.人工智能在礦山巖體邊坡工程中應用
54.邊坡工程穩定性耦合分析理論與方法研究
55.邊坡工程的爆破效應分析
56.福州武警學院新校區邊坡工程設計研究
57.邊坡工程計算機輔助設計
58.露天礦邊坡工程系統演化過程
59.電磁波層析成像技術在復雜地質邊坡工程勘察中的應用研究
60.水電建設中的高邊坡工程
61.高速公路邊坡工程工后穩定性評估
62.抗滑樁在邊坡工程中的研究進展及應用
63.改進粒子群優化算法在邊坡工程力學參數反演中的應用
64.基于光纖傳感的邊坡工程監測技術
65.三維環境下邊坡工程地質編錄關鍵技術研究及系統開發
66.邊坡工程中抗滑樁的效果評價與優化設計
67.邊坡柔性防護技術在巖質邊坡工程中的應用研究
68.露采邊坡工程特點與有關問題的探討
69.邊坡工程監測信息可視化分析系統研發及應用
70.港渝兩地邊坡工程中土釘技術的對比研究
71.邊坡工程集成式智能決策支持系統研究
72.豎向加筋技術在邊坡工程中的應用研究
73.邊坡工程模糊隨機可靠度分析
74.基于逆可靠度的邊坡工程反演分析
75.基于異步粒子群優化算法的邊坡工程巖體力學參數反演
76.論環境邊坡工程的設計與防治措施
77.福建山區高速公路邊坡工程與錨固技術
78.大連某檔案中心基坑邊坡工程支護型式研究
79.極端冰雪災害對邊坡工程穩定性影響分析研究
80.有限元強度折減法在元磨高速公路高邊坡工程中的應用
81.邊坡工程模糊可靠度研究
82.邊坡工程中的巖石力學參數研究方法探討
83.云南紅層分布及其邊坡工程病害分析
84.廣義塑性理論上限法及其在邊坡工程中的應用
85.錨桿抗滑樁加固邊坡工程動力穩定性分析
86.邊坡工程中破裂角和巖體等效內摩擦角取值及應用若干問題探討
87.邊坡工程評價與設計計算機輔助系統
88.邊坡工程反饋設計研究的人工神經網絡方法
89.露天煤礦邊坡工程的發展趨勢
90.露天礦邊坡工程技術的發展與展望
91.區間分析在邊坡工程中的應用
92.邊坡工程處治技術分析研究及工程應用
93.綠春縣登天門景區邊坡工程治理方案研究 優先出版
94.花崗巖類土質邊坡工程特性及加固方法研究
95.邊坡工程失穩災害預警的研究
96.基于能量方法的巖體破壞機理及其在邊坡工程中的應用
97.邊坡工程加固需求度評價及其應用
篇（11）
創新引領，科技創新體系建設初見成效
創新管理機制，營造創新環境和文化
大學要發展，必須堅持與時俱進，不斷推進科技管理體制機制創新，建立有利于發揮高校學術環境優勢、有利于學科交叉和資源共享、有利于調動科技人員積極性、有利于優秀拔尖人才脫穎而出的科技管理體制和運行機制。
“十五”以來。西安石油大學逐步建立完善科技管理制度和科技評價體系，相繼制定、完善了《科技基金管理辦法》、《重點實驗室管理辦法》、《科研項目管理辦法》、《縱向項目經費資助辦法》、《學術交流活動管理辦法》、《優秀學術著作資助辦法》等近20個文件和管理制度。與此同時，學校不斷拓寬獎勵范圍。加大科技獎勵力度，制定了《科技獎勵辦法》，對高級別項目、成果、論文、專利進行獎勵。幾年來，共發放科技獎勵獎金300多萬元。通過調整科研政策，科學評價學術成果，完善創新激勵機制，強化量化考核等一系列措施，構建了科技創新的保障平臺，形成了良好的學術氛圍。這些切實有效的科技政策在教職工中引起了很大反響，極大地調動了科研人員的積極性，提升了廣大教職工的科技創新意識。創新人才使用方式，凝聚創新人才隊伍
人才是第一資源，是學校科技創新工作的根本保證。近年來，西安石油大學積極構建以業績和貢獻為依據，品德、知識、能力相結合的人才和團隊考核評價體系，不斷加大工作條件、分配政策向優秀團隊和人才傾斜的力度。
學校深入實施人才強校戰略，根據學科方向設置基本崗位，實行學術帶頭人負責制，通過制定配套政策和管理措施，明確學術帶頭人的責、權、利，促進學術帶頭人積極進行學科交叉研究，發揮多學科的整體優勢，構建創新團隊。通過各種措施在校內精心選拔人才，穩定現有的優秀學術帶頭人和學術骨干，不拘一格引進校外杰出人才。從人員編制、管理體制、資源分配、崗位津貼、職稱評審和科技獎勵等方面，調動教師進行科技創新的積極性。同時，按照“不求所有，但求所用”的原則，聘請石油石化企業技術骨干和校外專家做兼職教授，定期到校作學術講座和交流。依托科研基地和重大創新項目，組建跨院(系)跨學科的創新團隊，形成“學科帶頭人＋創新團隊”的模式。通過一系列卓有成效的工作，形成了“以事業凝聚人、以待遇和政策穩定人、以感情留住人”的和諧校園環境。
創新平臺建設模式，凝練科研特色方向
科研基地是開展學科交叉、進行科技創新的主要舞臺，是匯聚科技人才的基地。以學科建設為龍頭，依托學科優勢，構建科技創新研究平臺，有利于發揮學校的特色和優勢，提升科技創新能力和辦學水平。學校堅持以重點實驗室、研究中心等創新平臺為依托，以重大項目為牽引，加強創新人才的匯聚和科技創新團隊的建設，整合資源，著力構建開放、共享的創新平臺體系。建立“開放、流動、競爭、協作”的運行機制，在管理體制改革上勇于突破舊框架，做到責權利高度統一，讓科研基地負責人享有充分的人事調配權、財務支配權、設備購置使用管理權和成果所有權。
學校依托石油石化學科優勢，整合學科和科技資源，集中優勢，率先發展，以此帶動和輻射相關學科和科研基地發展。在重點支持優勢學科和科研基地優先發展的同時。從科學技術的發展趨勢和國家現代化建設的需要出發，創造條件使相關學科和科研基地蓄勢發展，在“高、精、尖”上做文章。對有發展潛力的學科和科研基地。明確發展目標，積極培育，把其潛在的優勢變為現實優勢，逐漸形成“拳頭”學科和科研基地。重點建設對學校科技創新工作具有推動作用的石油與天然氣工程學科群、機械工程學科群、儀器科學與技術學科群、化學化工學科群，同時，建立一批學科交叉平臺，不斷形成新的學科增長點，構建相互依托、相互支撐的學科體系。在建設好傳統優勢學科的同時，根據國家石油石化工業發展和地方經濟社會發展需要，培育和建設新興學科，使其在互滲互動的工作格局中尋求交叉點和生長點。在學科交叉過程中孕育了新的研究方向，學校適時組建了“特種增產技術重點實驗室”、“光電傳感測并重點實驗室”、“油氣資源經濟管理研究中心”、“鉆機控制技術重點實驗室”、“油氣田環境污染控制技術與儲層保護重點實驗室”等十多個學科交叉、特色鮮明的創新平臺。
創新服務方式，服務地方經濟建設
學校充分發揮石油石化學科和地緣優勢，堅持“開門辦學，聯合共建”的方針，與陜西省石油石化企事業單位：在科技開發、聯合攻關、人才培養、基地建設等方面全面合作。著力構建科技創新服務平臺，為石油石化企業和地方經濟社會發展提供高水平的智力支持。學校每年專門組織博士、教授團赴石油石化企業現場考察交流，不僅幫助企業解決技術難題，而且獲得了一線科技研發信息，有力地促進了學校的科技工作。學校充分發揮教育科技資源優勢，為企業技術人員的在職培訓和繼續教育提供服務，已先后為石油企事業單位舉辦石油工程、石油儀器、計算機技術與應用、企業管理、外語等培訓班300多期，受訓人員近2萬人。
近年來，學校積極探索與企業產學研結合的新途徑，按照“優勢互補、資源共享、互惠互利、共同發展”的原則，從廣度和深度兩方面大力推進產學研結合。先后和多家省內外石油石化企業、科研院所建立新型校企合作關系，聯合共建學科點和研發基地，充分利用企業、科研院所的設備、人員、資金等優勢，建立科技創新轉化平臺。先后與長慶石油勘探局等多家企業互相開放實驗室；與寶雞石油鋼管有限公司、中國石油集團測井有限公司、長慶油田公司聯合共建國家級或省部級重點實驗室和工程技術研究中心。
經過幾年的發展，學校的科技創新體系建設初見成效，創新能力得到大幅度增強，服務國家和地方經濟社會發展的水平顯著增強，科學創新成果不斷涌現。
