清华大学精密仪器系博士获感动中国年度人物，从事光纤传感技术研究

8月16日，《感动中国》2024年度人物名单揭晓，清华大学精密仪器系在读博士生庞众望，获评2024年度人物。

庞众望在2017年高考，以理科684分的成绩，夺得沧州市理科状元，同时获得清华大学“自强计划”最高60分的降分录取资格，被清华大学精密仪器系录取。

当年，清华大学在河北省的理科录取分数线为691分。因此，如果没有清华大学的降分录取，庞众望很可能与清华大学失之交臂。

为什么庞众望能获得清华大学“自强计划”降分录取资格？这也是其获评《感动中国》2024年度人物的重要原因之一。

庞众望出生于河北省沧州市吴桥县的特殊家庭，其父亲是一位精神分裂症患者，无法与人交流，母亲下肢残疾，行动不便，自己亦患有先天性心脏病曾命悬一线，曾为母亲住院挨家挨户借钱，也曾为还债捡废品赚钱。

如此人生经历下，庞众望一边照顾家庭，一边读书，学业优秀，高中考入当地重点中学，代表学校参加全国高中数学联合竞赛获二等奖、在第三十三届全国中学生物理竞赛中获得二等奖，在高考取得理科684分的成绩成为当地理科状元。

庞众望特殊的人生经历，让其获得清华大学“自强计划”降分录取资格，获评《感动中国》2024年度人物，《感动中国》给出的颁奖辞为：

背影留给坎坷，笑容交给阳光，

名字里写着责任，步履中充满力量，

磨砺过的剑，破茧后的蝶。
你一直向前，一直向上，
不辜负妈妈的目光，不辜负时代的期望。

科研报国，庞众望选择的清华精密仪器系和光纤传感技术科研

在《感动中国》的相关采访中，庞众望表示：

“我们这一代人的时代使命，就是科研报国！”刚入学时的自己，想努力改善家人生活。如今，面对时代关键节点，若必须在改善家人物质基础与科研报国间选，他会倾向后者，相信最终能惠及家人、家乡及更多人。

庞众望入读的清华大学精密仪器系，是我国传感器及仪器仪表科学领域的殿堂级院系，传感器及仪器仪表是我国公认的“卡脖子”现状最严峻的硬科技领域之一，某种程度上，比先进芯片等所面临的“卡脖子”情况更严重。

清华大学精密仪器系渊源于1932年成立的清华大学工学院机械工程学系，1959年增设精密仪器专业，1960年正式成立精密仪器及机械制造系，1971年始改精密仪器系，下设光电所、测试、传感器、微机械、微细工程、导航中心、激光室等单位。

清华大学精密仪器系建有精密测试技术与仪器国家重点实验室、光盘国家工程研究中心、智能微系统教育部重点实验室、高精度导航技术教育部重点实验室、光子测控技术教育部重点实验室、生物医学检测技术及仪器北京实验室、微米纳米技术研究中心、清华大学宇航技术研究中心、清华大学质谱仪器研究中心、清华大学类脑计算研究中心，以及国家级示范教学基地等多个教学科研机构，是全国国家级教学科研机构最多的院系之一。

2021年，庞众望本科毕业后，继续留在清华大学精密仪器系攻读博士学位，主攻光网络信息感知技术这一前沿科技的研究。庞众望多次获得清华大学奖学金，还被评选为2022年度“中国大学生自强之星”。

在精密仪器系的实验室里，庞众望的科研方向直指国家"卡脖子"技术。他研发的光纤传感系统，能像神经末梢般精准捕捉管道泄漏、桥梁形变等隐患。这项技术突破的难点在于，如何在复杂环境中过滤干扰信号。

庞众望希望，能发掘光纤通信网络更多的可能性，“比如说在雨季经常可以看到一些路基坍塌的新闻，我们就想有没有可能通过一个通信光缆，提前监测这样的信息。”

在读博士研究生期间，庞众望在中科院一区期刊《Photonics Research》与《Journal of Lightwave Technology》以第一/共一作者发表SCI论文。

相关资料披露，庞众望等人在《Photonics Research》发表的论文为《Time shifting deviation method enhanced laser interferometry: ultrahigh precision localizing of traffic vibration using a urban fiber link》（《时移偏差法增强激光干涉测量：基于城市光纤链路的交通振动超高精度定位》），该论文为对应用光纤传感技术进行交通振动事件精确定位的方法改进：

利用光纤网络作为巨大的传感系统，将丰富公共基础设施和地质灾害的监测方法。在传统的互相关方法中，激光干涉仪已被用于检测和定位振动事件。然而，互相关方法引起的随机误差限制了定位精度，使其不适合超高精度定位应用。提出了一种新的时移偏差（TSDEV）方法，该方法在实用性和定位精度方面优于互相关方法。进行了三个实验来证明 TSDEV 方法的新颖性。在实验室测试中，振动定位精度达到约 2.5 m。在现场试验中，采用 TSDEV 方法增强干涉测量对城市光纤链路进行监测。分别对校园道路和北京环城公路的交通振动事件进行了精确定位和分析。所提出的技术将扩展现有城市光纤网络的功能，更好地服务于未来的智慧城市。

▲来源：《Photonics Research》

据官方数据披露，目前庞众望等人获得国家发明专利三项，另有三项发明专利处于申请阶段，均为光纤传感技术及相关测量方法的发明专利。

光网络信息感知与光纤传感技术

光网络（Optical Network）是光纤通信网络的简称，一般指使用光纤作为主要传输介质的广域网、城域网或者新建的大范围的局域网，光网络感知技术就是利用光纤作为“传感器”，通过感知其中传输的光信号的各种参数变化，定位线路上各种突发事件。光网络信息感知主要是分布式光纤振动传感技术的应用。

与许多高端技术一样，光网络感知技术是一个系统工程，由光学器件、算法等组成，其中，光纤传感器是非常关键的部件，它就像人的眼睛一样，能够感知光信号的强弱。当光信号进入光探测器后，会被转换为电信号，然后经过一系列的处理和分析。
光纤传感技术在国防、电力、石油、建筑、医学等领域有广泛的应用。我国通信巨头华为，就发布多款光纤传感产品，应用于管线巡检查和周界安防场景。

▲来源：华为官网

光纤最早是应用于光的传输，适合长距离传递信息，是现代信息社会光纤通信的基石，目前几乎所有高速数据通信都使用光纤。

因为光波在光纤中传播的特征参量会因外界因素的作用而间接或直接地发生变化，人们发现这一特性可以用来分析探测这些物理量、化学量和生物量，因此光纤传感器就诞生了。

光纤传感器的基本原理是光源通过光发送器发出后，以光纤为传输载体传送给敏感元件，在这一过程中，被测量对光的某一性质进行调制，被调制后的光进入接收光纤，然后耦合到光接收器，最终光信号被转变为电信号，电信号再经过信号处理系统处理后变成所需要的被测量。

光发送器（光源）、 光接收器、 敏感元件、 光导纤维及信号处理系统是构成光纤传感器的几个重要组成部分。有些光纤传感器中， 光无源器件也作为光线传感器的重要组成部分。

▲光纤传感器构成示意图

光纤传感技术的核心是光纤传感器，相应的光纤传感技术主要分为功能型（传感型）光纤传感器和非功能性（传光型）光纤传感技术。

两种类型的光纤传感器主要区别在于，光纤本身是不是作为敏感元件。分布式光纤传感器即属于功能型（传感型）光纤传感器。

▲两种光纤传感器区别

根据上述光纤传感器技术原理，此后发展为分布式光纤传感器、准分布式传感器和点式传感器三种，区别是光纤传感测量是否连续。

分布式光纤传感技术是在70年代末提出的，它是随着现在光纤工程中仍应用十分广泛的光时域反射（OTDR）技术的出现而发展起来的。

经过多年发展，分布式光纤传感技术产生了拉曼散射、布里渊散射、瑞利散射等一系列分布式光纤传感机理和测量系统，并在多个领域得以逐步应用。目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。

与离散点式传感器、准分布式传感器相比，分布式光纤传感系统中的传感光纤既是传感单元，亦是传输单元，一台监测距离数十至数百公里的光纤传感设备可等效于数十至百万个温度、应力、声波探测单元，监测距离内全覆盖，在长距离大范围监测场合下较离散点式、准分布式传感器具备优势。

分布式光纤传感器中的光纤能够集传感、传输功能于一体，能够完成在整条光纤长度上环境参量的空间、时间多维连续测量，具有结构简单、易于布设、性价比高、易实现长距离等独特优点，特别适用于工作环境恶劣、监测距离长的电网基建、城市管廊、油气能源基建、海底缆线、交通基建、城市安防等领域中，受益于下游应用领域的建设需求，推动了分布式光纤行业的快速发展。

结语

庞众望从残破的家庭一步步踏入清华大学这所中国最高学府殿堂，其积极向上的态度受到社会广泛关注，获得了《感动中国》的认可，获品2024年度人物。

在清华大学中，庞众望就读和从事的光纤传感技术相关研究，服务于国家重大科技需求，实践了其科研报国的决心。