多芯光纤光栅形状传感性能与重构误差研究

摘要：

多芯光纤光栅形状传感技术利用空分复用以及应变监测的优势,结合不同的栅点布设方案,实现待测对象的连续曲率和形状传感.首先介绍了多芯光纤光栅曲率和挠率传感原理,提出采用齐次矩阵变换的三维重构算法实现光纤的三维形状重构.为了探究不同光栅密度对实验精度的影响,利用算法编程模拟了不同光栅间距下的三维形状重构精度,依据模拟仿真的结果,建立了不同光栅间距与三维重构误差之间的关系.三维形状传感实验使用光栅间距为10cm和5 cm的七芯光纤光栅串.实验结果表明,最大误差出现在尾点处,分别为2.56 cm和1.15 cm,占全长的3.2％和1.4％,平均误差为1.32 cm和0.62 cm,占全长的1.7％和0.8％.实验结果与仿真值比较接近,说明可以依据仿真结果对不同光栅间距下的三维形状误差进行预测.结合具体的应用场景合理配置测点资源,在较低的成本范围内实现高性能的检测.

关键词：光纤形状传感、多芯光纤、布拉格光栅、数值模拟、光栅间距

所属期刊栏目：52

分类号：TN253(光电子技术、激光技术)

资助基金：湖北省技术创新专项重大项目2018AAA016

在线出版日期：2023-04-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：273-281