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脉冲划分法提高BOTDA系统空间分辨率的仿真分析开题报告

 2020-02-10 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.1研究的目的及意义

基于布里渊散射传感技术不仅能够对温度变化测量而且对应变的变化非常灵敏,其散射光强相对于拉曼散射高2-3个数量级。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术主要利用光纤的相关物理特性对被测量场的空间和时间行为进行实时监测,可用于长距离、大规模工程的动态检测,对温度及应变场分布的有效监测有着重要的应用价值,是传感器研究的热点课题之一。

botda的空间分辨率主要由探测脉冲的宽度决定,其与脉冲宽度成反比,脉冲越窄,空间分辨率越高。但当脉冲宽度小于声子寿命10ns时,布里渊谱会急剧展宽,导致布里渊信号的增益变小,使得产生较大的测量误差,因此botda的探测脉冲宽度不能小于10ns,传统botda系统中空间分辨率的极限为1m。另外,在进行长距离传感时,为了获得能量足够大的散射信号,需要使用长脉冲,这就会使空间分辨率变差。在实际应用中,空间分辨率是传感系统一个至关重要的指标,它决定了传感系统所能感知到事件的最小长度,因此提高botda的空间分辨率具有非常重要的实际意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1.研究的基本内容

基于botda系统中脉冲光和探测光的作用机理,提出了通过脉冲划分来提高空间分辨率的方法。通过将探测脉冲光在时域上进行细分,根据细分脉冲的能量比例对布里渊光时域分析系统接收到的布里渊增益谱进行细分,并对它们进行洛伦茨拟合,准确求得每个细分布里渊增益谱的中心频率。理论分析该方法的可行性,并通过仿真验证,分析该技术在实际应用中的优缺点。

本课题我们需要进行如下工作

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文文献翻译,明确研究内容,了解布里渊散射,分布式传感等相关知识,完成开题报告。

第4-7周:根据文献,了解光纤中两束光之间的作用机理,建立仿真模型;

第8-13周:仿真分析信噪比对脉冲划分方法提高空间分辨率的影响,分析该方法优缺点,给实验测量提供理论参考。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]傅程. 基于分布式布里渊光时域分析技术的形状传感研究[d].哈尔滨工业大学,2017.

[2]李圆. 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术研究[d].北京石油化工学院,2018.

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