稍有工程經(jīng)驗(yàn)的人都知道，在澆筑大體積混凝土?xí)r，會(huì)有大量水化熱產(chǎn)生并且難以散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度升高。為解決這一問(wèn)題，工程上常在混凝土中埋設(shè)冷卻水管，依靠冷水的蛇形移動(dòng)來(lái)帶走熱量，降低溫度。這會(huì)在垂直于冷卻水管方向形成一個(gè)溫降場(chǎng)，距離水管近處溫度低，遠(yuǎn)處溫度高。若通水速度過(guò)快，易導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂；若通水速度過(guò)慢，易導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。要解決這一問(wèn)題，獲得溫降場(chǎng)的具體分布情況就顯得十分必要。
如果用一般的傳感器測(cè)量，金屬導(dǎo)引線(xiàn)容易破壞溫度場(chǎng)，布拉格光柵則因?yàn)闇y(cè)量距離較近，相互干擾，無(wú)法準(zhǔn)確反應(yīng)溫度場(chǎng)的完整分布狀況。清華大學(xué)水利系侯時(shí)雨同學(xué)和隊(duì)友們以分布式光纖測(cè)溫技術(shù)為基礎(chǔ)，制作出既不破壞溫度場(chǎng)，又能得到密集測(cè)溫點(diǎn)的微距分布式光纖測(cè)溫傳感器。在2015年舉行的清華大學(xué)第三十三屆“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中，她們的作品從全校29個(gè)院系選拔的400余件作品中脫穎而出，獲得特等獎(jiǎng)。這也是水利系在這項(xiàng)大賽中的一個(gè)突破。
分布式光纖測(cè)溫技術(shù)，以光纖為探測(cè)和傳播溫度信號(hào)的媒體，是一種分布式的、連續(xù)的、功能型的光纖測(cè)溫技術(shù)，因其具有沿光纖長(zhǎng)度方向測(cè)點(diǎn)連續(xù)分布的優(yōu)點(diǎn)，在科研和工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。但是，由于光速太快以及電子器件工作時(shí)間等限制，分布式光纖測(cè)溫傳感器的測(cè)點(diǎn)間距（即距離分辨率）通常為1000mm左右，不能用于溫度變化較大的部位。盡管可以采用其他手段將測(cè)點(diǎn)間距縮短到250mm，但因系統(tǒng)復(fù)雜，很難推廣。侯時(shí)雨和同學(xué)們利用分布式光纖測(cè)溫技術(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出微距分布式光纖測(cè)溫傳感器，距離分辨率提高到2.5mm，較好地解決了溫度變化劇烈部位的測(cè)溫問(wèn)題。她們巧妙地將裸光纖緊密纏繞在圓柱型芯棒上，這樣的設(shè)計(jì)使沿芯棒徑向10mm范圍內(nèi)的光纖長(zhǎng)度達(dá)到了4000mm，即4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，將距離分辨率提高了400倍。為保證光纖纏繞均勻，他們還研發(fā)了傳感器生產(chǎn)設(shè)備，解決芯棒旋轉(zhuǎn)與光纖移動(dòng)的速度匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了微距分布式光纖測(cè)溫傳感器的自動(dòng)化生產(chǎn)。
