汶川8.0級大地震造成的巨大人員傷亡及財產(chǎn)損失，讓地震預測重新成為科學(xué)界乃至整個(gè)社會(huì )關(guān)注的熱點(diǎn)。

    在5月19日緊急召開(kāi)的“四川汶川特大地震發(fā)生機理及后續災情科學(xué)分析”的香山科學(xué)會(huì )議上，許多學(xué)者都提出對地震進(jìn)行“群測群防”的工作；同時(shí)應使用多學(xué)科綜合前期預警整體思維預測地震的方法，比如使用次聲波、地應力、地電脈沖、大地微動(dòng)等預測地震，提高地震的預測水平。 

    “由于具有長(cháng)距離遙測、耐惡劣環(huán)境（可耐500℃以上高溫）、靈敏度高、易于聯(lián)網(wǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)。光纖傳感器可能是目前最好的地震監測手段，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(wǎng)絡(luò )，就可以及時(shí)地監測地下的異常情況，對可能發(fā)生的地震發(fā)出預警，最大可能地避免人員傷亡和財產(chǎn)損失?！遍L(cháng)期從事光纖傳感器研究的電子科技大學(xué)通訊學(xué)院院長(cháng)饒云江教授說(shuō)。

蓬勃發(fā)展的光纖傳感器研究

    現代信息技術(shù)是由信息的采集、傳輸和處理技術(shù)組成，因此傳感器、通信和計算機技術(shù)成為信息技術(shù)的三大支柱。光導纖維的發(fā)明問(wèn)世，是世界科技史上的一項重大成果，在信息領(lǐng)域引起了一系列現代科學(xué)技術(shù)革命，其最大的成功應用之一就是光纖通信和光纖傳感。

    近年來(lái)，傳感器朝著(zhù)微型化、數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化的方向發(fā)展，在這一過(guò)程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員備受青睞。光纖傳感器具有抗電磁干擾和原子輻射、重量輕、體積小、絕緣、耐高溫、耐腐蝕等眾多優(yōu)異的性能，能夠對應變、壓力、溫度、振動(dòng)、聲場(chǎng)、折射率、加速度、電壓、氣體等各種參數進(jìn)行精確測量，能夠適應極端惡劣的環(huán)境。同時(shí)，由于光纖傳輸損耗低、頻帶寬，使得光纖傳感器在組網(wǎng)和傳輸距離方面，與傳統的傳感器相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢。

    饒云江說(shuō)，光纖傳感器可埋入溫度高達250℃以上的地層深處，因此可測量距離達數百公里?？捎糜跈z測地震波、地質(zhì)板塊內部應力、溫度、位移和傾斜、地下流體壓力、地下磁場(chǎng)等地下物理量的動(dòng)態(tài)變化。

    正是由于光纖傳感器具有許多獨特優(yōu)勢，可以解決許多傳統傳感器無(wú)法解決的測量問(wèn)題，故自從它問(wèn)世以來(lái)，就被廣泛地用于醫療、交通、電力、機械、石油化工、航空航天、地質(zhì)和巖土工程等各個(gè)領(lǐng)域。

應用于地震監測已具技術(shù)基礎

    在國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金和國家自然科學(xué)基金面上項目的支持下，饒云江帶領(lǐng)他的課題組在光纖傳感器領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛而深入的研究，解決了諸多重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，他們的研究成果為把光纖傳感器應用于地震監測領(lǐng)域打下了堅實(shí)的基礎。

    據饒云江介紹，在光纖多參數傳感的研究方面，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在許多重要場(chǎng)合中，需要同時(shí)測量?jì)蓚€(gè)或兩個(gè)以上參數的變化。例如，智能材料與結構健康監測中的應變、振動(dòng)與溫度同時(shí)測量，地震中地質(zhì)板塊內部應力、溫度、位移和傾斜以及振動(dòng)、地下流體壓力、地下磁場(chǎng)等地下物理量；石油、天然氣開(kāi)采中的壓力、溫度與流量同時(shí)測量等。因而應用復合光纖傳感器實(shí)現多參數的同時(shí)，測量技術(shù)不僅是光纖傳感領(lǐng)域也是傳感器大領(lǐng)域中一個(gè)十分重要、具有挑戰性的科學(xué)研究課題。

    為了解決這個(gè)問(wèn)題，饒云江課題組首次在國際上提出了系列光纖多參數傳感方法，應用集成式傳感器實(shí)現多種參數同時(shí)測量的新方法。

    此外，還將集成式光纖傳感器應用于國防和大型橋梁的健康監測之中。目前，該類(lèi)傳感器已成功應用于重慶市5座大橋的安全實(shí)時(shí)監測，該類(lèi)光纖傳感在土木工程結構中應用所取得的經(jīng)驗對于開(kāi)展地震監測是非常有幫助的。

    卓越的組網(wǎng)能力是新一代光纖傳感器的特征之一，針對這個(gè)挑戰，饒云江課題組在國際上首次提出基于復用方法的大容量光纖傳感器網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)將傳統的光纖傳感器改造為腔長(cháng)可達數毫米的傳感器，再結合某些科學(xué)方法，建立具有復用1000個(gè)以上光纖傳感器能力的網(wǎng)絡(luò )，從而在國際上率先解決了傳統光纖傳感器復用能力差的瓶頸，為該類(lèi)傳感器的大規模應用奠定了技術(shù)基礎。該類(lèi)傳感器目前正應用于輸油（氣）管道的健康安全監測。

    該課題組還把超長(cháng)距離光纖傳感變?yōu)楝F實(shí)。超遠距離遙測是新一代光纖傳感器的另外一個(gè)特征，如何實(shí)現100公里以上的測量距離是光纖傳感領(lǐng)域的又一個(gè)挑戰。面對這個(gè)挑戰，饒云江課題組又在國際上首次制備了具有250公里的超長(cháng)距離測量能力的測量系統，而且該系統已作為光纖圍欄在重要設施安全防護、反恐中得到實(shí)際應用，并可望在地震監測中獲得重要應用。

    另外，在微納光纖傳感技術(shù)研究方面，饒云江課題組也取得了重大突破。他們解決了常規電類(lèi)傳感器在耐惡劣環(huán)境能力方面存在的諸多問(wèn)題。

    饒云江課題組許多相關(guān)成果已成功用于監測橋梁的應力、位移、傾斜及振動(dòng)，并已產(chǎn)業(yè)化，因此具有很好的基礎。

面向重大基礎設施的安全健康監測研究

   “國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)重點(diǎn)基金和面上項目的支持，為我們順利開(kāi)展以上具有國際先進(jìn)水平的研究工作提供了保障。在這些項目支持下，通過(guò)依托國家‘211工程’和‘985工程’建成的先進(jìn)科研平臺，我們建設國際一流光纖傳感技術(shù)研究中心的設想正在一步步變成現實(shí)。同時(shí)，也使我國在光纖傳感領(lǐng)域的研究水平實(shí)現了跨越式提升：連續在第十七屆和第十八屆國際光纖傳感大會(huì )上作特邀報告并成為國際光纖傳感大會(huì )中國大陸唯一的TPC（事務(wù)處理性能委員會(huì )）成員?！?

    饒云江補充說(shuō)：“各種基金項目對提高我國在光纖傳感領(lǐng)域的國際知名度也起到了很好的促進(jìn)作用，比如我們主辦了第一屆纖維光學(xué)發(fā)展現狀與未來(lái)趨勢國際研討會(huì )、第五屆國際光纖通信與網(wǎng)絡(luò )會(huì )議和第二屆纖維光學(xué)發(fā)展現狀與未來(lái)趨勢國際研討會(huì )，都取得了很好的學(xué)術(shù)交流效果?！?

    對于現狀，饒云江并沒(méi)有滿(mǎn)足。他指出，我國在光纖傳感器領(lǐng)域還需加強原創(chuàng )性研究，提出更多的新概念、新原理和新方法，以期進(jìn)一步提升我國在光纖傳感領(lǐng)域的國際地位；另一方面就要滿(mǎn)足國民經(jīng)濟和國家安全的重大需求，研制出若干具有自主知識產(chǎn)權的光纖傳感器和系統，在實(shí)際當中獲得應用。

    饒云江強調：“我們要面向我國重大基礎設施安全健康監測的重大需求，以解決地震監測預報以及國家大動(dòng)脈、國家能源基礎設施、工業(yè)節能減排、航空航天飛行器和發(fā)動(dòng)機等的安全監測問(wèn)題為突破口，通過(guò)系統深入地開(kāi)展新一代光纖傳感器網(wǎng)絡(luò )和關(guān)鍵器件的基礎研究工作，在解決大容量光纖傳感器單元多路復用與組網(wǎng)及超長(cháng)距離光纖傳感網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題方面和實(shí)現新一代光纖傳感器關(guān)鍵器件方面取得重要突破，為我國首先建立新一代光纖傳感器體系和解決光纖傳感器大規模應用的重大科學(xué)問(wèn)題奠定基礎。這些目標的實(shí)現依然離不開(kāi)國家自然科學(xué)基金的支持和引導?！?

    據悉，在汶川大地震發(fā)生后，饒云江在第一時(shí)間向基金委提出了“光纖地震多參數傳感技術(shù)基礎研究”重點(diǎn)項目的建議，他希望能夠在國家自然科學(xué)基金的資助下，對光纖傳感器應用于地震監測這一具有重要現實(shí)意義和歷史意義的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。