浙江光纤型弧光传感器原理（山东微感宁雅农）
浙江光纤型弧光传感器原理（山东微感宁雅农）传感器将是未来万物互联的核心基础，它是电子产业的核心零部件之一，被誉为工业和电子的“五官”。近年来，光纤传感器作为传感器的家族的新成员，因其一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点备受青睐。现为英国洛克利集团（Rockley Group）投资合伙人，主要负责投资新型能源、环境保护、生产安全和提高生产效率等方面的中小企业。宁雅农博士现任英国智能传感器系统(ISS)公司运营总经理，并兼任山西中盈洛克利基金（ZYR）总经理。围绕如何推动光传感器在各领域的普及应用和加速产业化发展，本期感知芯视界重磅推出光传感器系列报道之 寻感知硬科技之“光” 专题，通过采访多位行业专家、企业家和技术大咖，分享他们对光传感器行业的独家判断与真知灼见。本期人物——山东微感光电子有限公司首席科学家 宁雅农博士宁雅农博士曾任日本 Furukawa Electric (Europe) Ltd.公司光纤传感器顾问，设计开发
导言
introduction
因为光，丰富多彩的世界出现在人们面前。光子学被Horizon 2020（欧洲委员会第八个框架计划，Horizon Europe计划的前身）认定为六种关键使能技术（KET）之一，在自动驾驶、绿色能源和智能生活等领域发挥着重大作用。
其中光传感器作为基础层的高技术产品，因具备精度高、反应快、非接触、可测参数多、结构简单、非破坏性测量、几乎不受干扰、高速传输以及可遥测、可遥控等诸多突出优点，在许多重要的技术中逐渐取代传统传感器，广泛应用于多个领域。
围绕如何推动光传感器在各领域的普及应用和加速产业化发展，本期感知芯视界重磅推出光传感器系列报道之 寻感知硬科技之“光” 专题，通过采访多位行业专家、企业家和技术大咖，分享他们对光传感器行业的独家判断与真知灼见。
本期人物——山东微感光电子有限公司首席科学家 宁雅农博士
宁雅农博士曾任日本 Furukawa Electric (Europe) Ltd.公司光纤传感器顾问，设计开发光纤光栅传感器系统。1997 年任英国 Telesensor Technologies Ltd.公司高级光纤传感器专家，研发单通道和多通道光纤应变传感器系统。2000 年加入英国 Mindspeed Technologies Ltd.公司，任高级应用工程师和光通信半导体芯片产品市场部经理。2003年在美国加利福尼亚 Mindspeed Technologies Inc.公司任半导体芯片生产线经理。2006 年任英国 Nanotech semiconductors ltd 的市场总监。还曾任上海硅产业投资有限公司副总裁，协助管理欧洲公司 Okmatic 和 Soitek 的事务。
现为英国洛克利集团（Rockley Group）投资合伙人，主要负责投资新型能源、环境保护、生产安全和提高生产效率等方面的中小企业。宁雅农博士现任英国智能传感器系统(ISS)公司运营总经理，并兼任山西中盈洛克利基金（ZYR）总经理。
传感器将是未来万物互联的核心基础，它是电子产业的核心零部件之一，被誉为工业和电子的“五官”。近年来，光纤传感器作为传感器的家族的新成员，因其一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点备受青睐。
2017年5月， ElectroniCast发布最新的全球光纤传感器市场预测（2016-2026年）。报告称2016年全球光纤传感器（包括点式和分布式）消费值达到33.8亿美元，2026年这一数值将达到59.8亿美元。
随着物联网的火热，也点燃了光纤传感器在资本市场上的热度。行业竞争不断加剧，大型企业间并购整合与资本运作日趋频繁。国内外优秀的光纤传感器企业愈来愈重视对行业市场的分析研究，以期提前占领市场，取得先发优势。正因为如此，一大批优秀企业迅速崛起，逐渐成为行业中的翘楚。山东微感光电子有限公司（简称“山东微感”）便是其中之一。
近日，感知芯视界对传感器研发和投资方面的国际知名专家宁雅农博士进行专访。目前，他以英方股东身份和首席科学家参与和负责山东微感光电子有限公司的投后监督管理，指导光纤传感器新产品研发，产品产业化、商品化及市场化。
宁雅农博士在国外知名大学和光传感及光通讯公司有丰富的学术素养和行业投资经验，并一直致力于光学器件产品产业化的推广。比如参与对上海新傲科技有限公司和美国数字系统集成光学领域先驱 Rockley Photonics Ltd 的投资管理，目前二者均已上市。
在探讨光纤传感器国产化问题时，宁雅农博士认为，光纤传感器相对来说比较新，应用领域也比较新，这些新型传感器用来解决中国的问题，那么本身就是国产化。所以说，在光纤传感器应用的细分领域，中国是引领全世界的。
另外，宁雅农博士也看好“双碳”政策和能源改革下，光纤感知技术的无限前景。那么，宁雅农博士如何看待当下光纤传感面临的挑战和机遇？他是如何思考中国传感器产业的未来发展呢？以下是对话内容：
大咖观点
产业链打通，才能真正的做强做大。
Q：请您谈谈“双碳”政策加上中国能源结构的改变，为光纤传感器行业带来哪些新的机遇？山东微感将有哪些布局？
宁雅农：在谈这个问题之前，我们先了解几组数据。第一，中国的煤炭占中国第一能源的57.7%，换句话来说，中国社会要能够正常运行主要靠煤炭。
第二，中国煤矿要正常开采，必须通风把瓦斯（主要成分是甲烷）排到大气中去。采煤过程中排放的甲烷占中国总体的甲烷排放量的70%左右。
相信大家近都有看到中美签署了一个协议，加强甲烷减排合作。在面临不采煤，社会就要停顿，采煤又要排放大量甲烷的双重难题下，中国同意减排甲烷的手段是什么呢？主要是通过技术来实现。我认为这次中美签署协议后，对甲烷减排技术会有一个巨大的促进作用。
采煤过程中甲烷排放，又称“乏风”怎么治理？主要就是把低浓度的甲烷在煤矿底下测出来，这些甲烷通过煤矿排风系统抽到地面上来经过了治理以后，如氧化发电以后，再排放到空气里。治理前和治理后测出来的甲烷数据，就可以知道减排了多少甲烷。而要进行这个计算，都需要使用大量的高精度甲烷传感器。
进一步说，中国目前有几千个煤矿在工作，如果都要实现甲烷减排，这对我们来说非常利好。因为我们一直做的就是煤矿甲烷的检测，而且我们的传感器从精度上、准确性、校准时间上来说，都是处在国际领先水平。我们看好这个市场带来的巨大机遇。
当然，我们还做了其他的重点布局。其中一个很重要的是储能电站。实际上中国要实现“双碳”目标，大力发展新能源是主要手段之一。继2020年年初多省发文鼓励或强制要求新能源配套储能电站，随着而来的将有大量的储能电站被建造出来，而其面临的问题是安全系数不够高，比如北京“4.16”储能电站爆炸事故。
另外一个重点布局的是数据中心，我们国家数据中心很多，整个数据中心的锂电池是2万到3万个是串联在一起，其充电放电是一个疲劳试验过程。等运行到一定程度，锂电池过充产生热量以及易燃气体成为火灾事故的主要原因。
那么如何同时监测上万个电池？光纤传感是可以做到的，而且我们已经做实验证明了这一点。现在我们的专利已被受理。下一步我们将用较低的价格和成本做成光纤传感产品，来确保新能源能够不受安全困扰。像新能源这一类细分领域的机遇蛮多的。山东微感已经在重点布局并走在了前面。
Q：请您谈谈国内光纤传感器的应用现状？
宁雅农：对于国内传感器特别是光纤传感器来说，我们看到了至少在煤炭行业里头的应用是很好的。光纤传感器和其他传感器相比，有它自己的优势特色，当时我们是根据这些特点来定位应用在煤炭行业。
其实它是一个高端传感器，你可以想象要把一个高级的光学仪器放到又黑又潮又有粉尘的煤矿里头是很难的。但好处是不带电，不惧腐蚀和恶劣环境，是其他电传感器无法胜任的。目前，光纤传感器在煤炭行业是成功的，我们相信在燃气行业、蓄能电站、数据中心等领域也会成功。
那么还有一些其他行业应用市待挖掘的，比如地震监测预报，我们也正在和大学教授以及国家地质研究院的一些老师们进行合作开发。
因为我和刘统玉博士在这十几年做了一个事，把各式各样的传感器埋在煤矿里头，做各式各样的监测和预报警，来保证煤矿生产安全。这十几年里的的确确看到了效果，体现了光纤传感器的重要价值。
那么我们就想既然光纤传感器具有无源、不带电、长距离测量和多参数可用的特点，用在地震检测里也是可行的。而且，现在地震监测有个误区，只侧重于能发现哪个地方发生了地震，其实在地震发生前进行预警预报才有价值。
我们就想把我们在煤炭行业的经验，用在地震监测上，在地震发生前侦探一些信息，进行预警预报。目前国内还没有这项技术手段来观察，这是一个非常好的前景。我们可以把光纤传感器应用推广到一些传统电子传感器不好用的地方，突破传统传感器的局限性，扩大应用范围。
Q：请从您的视角谈谈光纤传感器国产化情况。
宁雅农：光纤传感器相对来说比较新，应用领域也比较新，这些新型传感器用来解决中国的问题，那么本身就是国产化。比如我们激光甲烷传感器，完全是土生土长，且国外没有做到我们这样的技术水平，在这个领域我们就是最好的。
从我们的角度来说，中国光纤传感器产业化已经进入一个相对较好的时期，国家政策也在鼓励，各式各样的新器件也慢慢出现在市场上。但还有一些瓶颈问题待解决。我们现在可能更加强调的是产业链的打通，因为一个产业链打通了以后，才能真正的把它做强做大，不受制于其他因素干扰。至少我们很希望从这个角度出发。
实际上现代科技，特别是物联网下的现代科技，传感器是一个支柱，没有传感器就不要谈什么大数据，也不要谈什么物联网。作为一个很重要但很边缘的器件，现在整体的发展得到应有的重视程度。
从国家层面来说，已经把智能传感器列为重大专项，这就是最高级的科研引导。但把传感器作为一个产业，以产业基金的方式进行投资，这个还没看到。如果未来有引导基金，对传感器产业是一个非常好的驱动力。这个驱动力量只要我们国家做了，肯定能做好，能做到引领世界，到那个时候就该我们输出技术和产品了。
大咖观点
没有市场，产品就没有生命力。
Q：随着5G、AI等新型技术的赋能，您认为传感器将有哪些新的变化？
宁雅农：5G解决的问题是在通讯中及时性的问题，可以说5G对自动化发展起了促进作用。AI的作用是提高识别度。过去你要对测量的东西判断是不是真实，也只能靠一些数据来判断。那么有AI技术后，可以按照整体的更多的信息来综合考虑，处理量要大很多，而且相对来说更智能化。
那么从传感器角度来说，就是把外界的信息送到数字世界。现在数字世界里头的信息，靠人工和简单的输入是做不了的，必须用大量传感器进行自动化的实时监控，产生大量的数据，通过AI的分析得到信息，指导我们的生活、工作、生产，应该是这么个过程。
Q：一些国际大的传感器企业他们的技术基本上覆盖了整个产业链，以IDM的模式运营，请问您如何看待这样的模式？
宁雅农：这个模式非常重要，不同的公司有不同的商业模式。对于大公司来说，它有长期的积累，加上大资本运作，所以说其商业模式相对比较开放。但是对于小型公司，特别是科技公司来说，我们不能轻易地使用这种模式，应该实事求是地按照我们自然的发展规律。特别要强调一点，我们一定要用市场来作为引擎，推动我们的发展。有市场，我们就能生产出满足需求的产品，这样才有生存的空间。没有市场，产品就没有生命力。
Q：请您谈谈学术界如何推动光纤传感产业的发展，校企应该如何合作？
宁雅农：高校一定要认清自己的定位。比如工程应用和基础研究就是两个不同的领域，基础研究一定要把基础研究的内容做好，工程应用要和企业合作，不能闭门造车。现在最怕的是闭门造车，发表了大量论文都是没有用，没有人看。这是一种资源的浪费，从投资角度来说，是一种资源的错配。
因此，整个指标评价标准指挥棒一定要转过来，要培养真正的工程师，要培养中国的工匠，做出中国的“硬科技”。真正支撑国家并作为国家栋梁的话，绝对不是靠发表一些文章就算数的，也不是靠几个人动动嘴皮子就行的，更重要的是靠我们的大国工匠扎扎实实做出硬科技。比如德国一直都很重视硬科技，支撑着这个国家从落后走向强大。
结语
光纤感知技术不断吸取光纤通信的新技术（如新的半导体光源、新型光纤）、新器件，在如今的物联网时代应用前景广阔，全光物联网有望在将来成为一种新的物联网形式，给我们的生产和生活带来全新的改变。未来，感知芯视界将陆续推出更多光纤传感领域的人物专访，敬请关注。
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