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特种光纤技术专家王昌: 期待更好的十年

2018-05-14 10:05:44

  细如发丝的光纤,大家并不陌生。作为现代通信技术的标志,它早已融入寻常生活。但在科研工作者眼中,它的功能并不止于传输信号,而是有更广阔的用武之地。近年来,在航天航空、石油化工、国防安全等领域,光纤传感技术就得到迅猛发展,成为在线监测、故障诊断等技术的重要手段。

  41岁的王昌,是山东省科学院激光研究所研究员。13年来,他深耕特种光纤与器件技术研发,率领团队自主研发的高性能窄线宽激光器,打破了国外的技术垄断与产品封锁。从跟跑到并跑的背后,凝聚着他多年来的甘苦付出。王昌则说,他最期待的是十年后的自己。

  从高校到研究所:

  “我希望做出一些改变”

  快,是王昌给人留下的第一印象。他走路快,团队里二十来岁的小伙子想跟上他都要花些力气;他说话快,面对记者的提问,略一思索便娓娓道来。有人说,在他面前好像有什么目标,再紧走两步就触手可及;在他身后又好像有什么东西,稍稍放松就要撵了上来。

  说起王昌的求学经历,他也比同龄人快上一步。1996年高考后,王昌离开家乡陕西,来到湖北武汉读书。这一读,就是9年时间。毕业时,已拿到博士文凭的王昌面临着人生前程的一次抉择:是留校任教,还是从头创业?

  “我想我不太能适应学校的工作节奏,倒不如学以致用,去尝试做一些改变。”王昌攻读的材料学智能材料方向,如今正在诸多前沿领域发挥着重要作用。他的导师又专攻光纤传感技术,为王昌日后的创业指明了前路。

  在光纤通信技术的推动下,光纤传感技术一步步演进成熟。1977年,世界第一只光纤传感器在美国问世,它被用来检测美国与其他国家光网络的状态、性能与噪音。美国也成为研究光纤传感器起步最早、水平最高的国家。日本在20世纪80年代,制定了“光控系统应用计划”,计划将光纤传感器应用到大型电厂。1990年后,东芝、日本电气等15家公司与研究机构,前后开发出12款先进的民用光纤传感器。德国西门子、法国汤姆逊等企业,成为西欧国家积极参与相关产品研发和市场竞争的代表。

  1995年至2005年,国际光纤传感技术发展已步入了商业化应用阶段,光纤传感器已被应用于军工、国防、石油、电力、建筑及航空航天等领域。光纤传感器及智能仪器仪表,因其易构建高密度、大容量、高精度、高可靠性的传感网络,近年来又成为“物联网”技术发展的重要支撑。

  但在当时,国内光纤传感技术并不能满足社会发展的需要。王昌清楚记得,导师有次需要一台用于分析光纤光栅信号的仪器,发现国内没有类似仪器,假若从国外购买成品,单台售价约20万元。“结果,导师自己动手研发了一台,效果不差。价格也就几万块钱。”王昌说。

  在这一领域,中国的确是一位后来者。市场价格,是技术水平的晴雨表。当技术上“我无人有、我有人优”时,产品的定价权自然旁落。“所以我希望能做出一些改变。”王昌说。

  从实验室到野外:

  “要做,就做对社会有用的成果”

  当材料学、智能材料、光纤传感等“高大上”词汇映入眼帘,人们多以为这会是一个研究人员身着白大褂、围着实验室精密仪器转的领域。王昌却说,这只是他们日常工作的一小部分。很多时候,他要像一线产业工人一样到应用现场,无论多深、多远、多高。

  “我们的最高目标,是把实验室成果变成真正可用的产品。”王昌记得有次去莱芜一家铁矿调试设备,前后待了一个月的时间。每天,他都穿戴得像一位矿工,花一两个小时从地面下到数百米深的井下开采面,一天在井下十几个小时。随身带的饼子与矿泉水凑合一下,就是一顿饭。

  成功的喜悦令人难忘,失败的苦涩更是刻骨铭心。科研攻关的残酷性,在于百分之百的投入,不代表百分之百的成功。13年来,王昌主持的各项试验成百上千,但令他时常回想起的则是几年前的一次井下实验失利。

  石油油井,井深可达数千米。深度每增加100米,地层温度要上升约3摄氏度,压力上升约1兆帕。1兆帕,就相当于每平方厘米要承受约10.2公斤的力。在100多摄氏度、几十兆帕的环境中,井下传感器“生存”本就不易,想要精确测量井下的温度、压力、流量等信息,更是难上加难。

  “油井井口的直径,也就碗口粗细。以往投放常规电子传感器等设备,都是一长串送进去。我们攻关研究用拇指粗细的光纤传感器,来取代它们。”王昌说,现场实验前,团队已把可能遇到的困难制定了相应对策,但石油勘探地质条件的复杂程度依然超出了大家的想象。

  王昌与团队成员想尽了办法,可依然无法实现实验目标,最终只得放弃。这一次的失利,不光带来一两百万元的经济损失,也令王昌团队的科研实力遭受质疑。直到一年后,王昌带领团队将失利的病根彻底铲除后,合作伙伴方才对团队高看一眼。

  “科研攻关允许失败,但这并不是失败的借口。”王昌说,一次的失败,需要用一百倍的努力来弥补,才能赢得下一次的机会。

  如今,王昌团队开发的光纤温度、压力与流量传感器,解决了下井工艺难题,成功实现了井下多种生产参数的实时在线长期监测。根据对生产参数的分析,企业可灵活调整采油工艺,提高采油效率。“哪里是水、哪里是油,都能判断出来。全国油田采油效率提高1%,就能省出一个大庆油田。”王昌说。

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来源:经济参考报
编辑:葛文琦

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