基于受激布里渊散射的光纤分布式温度传感的研究开题报告

光纤传感技术是随着光纤的出现和光纤通信的发展而逐渐形成的一门新兴技术。在光纤通信时，信号质量往往会受到外界环境因素（如温度、应变、电场、磁场等）的影响，人们发现通过测量光波参量的变化，可以获得光纤外界环境的变化信息，于是光纤传感技术诞生了。光纤传感器的应用领域十分广泛，各种光纤传感器已进入航空航天、生物医疗、国防军事、工业控制、计量测试等各个领域，尤其是在适用于恶劣环境、分布式测量等场景有着广阔的应用市场。在分布式光纤传感中，光纤本身是传感元，同时也是传感参量的传输介质，易于被嵌入到被测物体的内部结构中，实现对内部结构的实时无损监测；分布式光纤传感的灵敏度相比于传统传感器要高很多倍，且能够有效的在恶劣的环境下工作；分布式光纤传感已光纤本身作为传感介质，可以实现远程和大范围的分布测量。

基于受激布里渊散射的分布式光纤传感技术是目前光纤传感领域研究的热门课题。基于受激布里渊散射的光时域分析仪（BOTDA）具有可传感的物理量多，散射信号强度较大，对温度及应变参量的传感精度高、传感距离长及空间分辨率较高等优点。但由于其系统结构复杂，受环境限制较多，传感信号处理繁琐等缺点，目前国内在这一领域主要还停留在理论层面和实验阶段。因此需要着重解决一些技术细节问题，才能促进BOTDA的发展，加快基于受激布里渊散射的温度及应变传感的实用化进程。

自从Horiguch和Culverhouse等人首次分别提出的用布里渊散射频移特性作为分布式应变和温度传感器以来，在世界范围内，众多研究人员展开了基于布里渊散射的传感系统的研究，取得了很多研究成果。2001年，日本K.Hotate等人提出的一种新颖的基于相关连续波的BOTDA技术，实现了1cm的空间分辨率和±38με精度的动态测量。但该技术的测量范围受限，且分辨率提高，相应的测量范围越小。2005年，加拿大W.B.Anthony等人提出了基于暗脉冲激光泵浦的BOTDA，这种技术实现了长100m，应变精度6με和空间分辨率50mm的传感测量。2012年Yair Peled等人提出了一种快速BOTDA测量方法可以使应变的测量精度达到5με，2013年Liang Wang等人使用基于慢光的受激布里渊技术获得了0.7℃的分辨率。

第1-2周：收集与课题相关的教材，期刊，论文等，学习受激布里渊散射的原理以及基于受激布里渊散射的温度传感测量方法。确定整体测量方案，完成开题报告；

第3-4周：基于受激布里渊效应的原理，建立数学模型，使用matlab等工具对模型进行模拟仿真；

第5-7周：设计并完成基于受激布里渊散射的光纤分布式温度传感系统所需的激光器、调制器、耦合器和探测器的选型或与设计；

第8-12周 ：完成基于受激布里渊散射的光纤分布式温度传感器各模块单元的联调，分析系统实际性能和优化方法；

第13-15周 ：撰写论文并完成最后的检查。

第16周 ：完善毕业设计论文。

第17周 ：设计论文答辩。