基于双阵列FBG的曲线形状重构方法
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华北电力大学(保定)

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中图分类号:

TN253 ?

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国家自然科学(62205105),河北省省级科技计划项目(SZX2020034)项目资助


Curve shape reconstruction method based on dual-array FBGs
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    摘要:

    针对光纤布拉格光栅(FBG)曲线形状传感器某一阵列检测点失效问题,本文构建了基于双阵列FBG的求解曲线形状传感器曲率和弯曲方向的模型。首先推导了中心波长漂移量与曲率的函数关系,然后构建了曲率与弯曲方向的映射关系,最后利用Frenet-Serret方程实现曲线形状重构。在Ansys建模和仿真分析基础上,本文制作了FBG曲线形状传感器并对实验数据进行了分析。仿真和实验结果验证了本文所提出的双阵列FBG曲线形状重构的可行性。相较于典型三阵列FBG曲线重构方法,仿真弧形和s形的远端位置误差分别仅增加了0.9%和0.13%;实验数据的远端位置平均误差仅增加了0.34%。

    Abstract:

    Aiming at the failure problem of an array detection point of a fibre Bragg grating (FBG) curve shape sensor, this paper constructs a model based on double-array FBGs to solve the curvature and bending direction of the curve shape sensor. Firstly, the function relationship between the centre wavelength drift and curvature is derived, then the mapping relationship between curvature and bending direction is constructed, and finally the Frenet-Serret equation is used to achieve the curve shape reconstruction. On the basis of Ansys modelling and simulation analysis, this paper fabricates the FBG curve shape sensor and analyses the experimental data. The simulation and experimental results verify the feasibility of the dual-array FBG curve shape reconstruction proposed in this paper. Compared with the typical three-array FBG curve reconstruction method, the distal position errors of the simulated arc and s-shape increase only by 0.9% and 0.13%, respectively; and the average distal position error of the experimental data increases only by 0.34%.

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  • 收稿日期:2024-08-07
  • 最后修改日期:2024-08-31
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