武汉理工大学 光纤传感技术与网络国家工程研究中心，湖北 武汉 430070
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10 cm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。
光纤形状传感 多芯光纤 布拉格光栅 数值模拟 光栅间距 fiber shape sensing multi-core fiber Bragg grating numerical simulation grating pitch 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220485
针对三维光栅测量中难以有效设置光栅节距实现高精度测量的问题, 提出了一种节距自适应三维目标光栅测量方法, 其实现过程如下: 首先基于大节距光栅获取物体的轮廓; 然后采用非联通区域划分法, 按轮廓对目标区域进行划分, 再分区调整光栅节距, 进行二次投影; 最后依据光栅节距按区域重建, 实现三维目标高精度测量。仿真结果表明, 与传统四步相移法相比, 该方法通过自适应调整光栅节距, 使测量精度提高了6.78%, 表明该方法能较好地实现三维目标的精确测量, 具有较高的实用价值。
三维测量 光栅节距 自适应 区域划分 three-dimensional measurement grating pitch adaptive region division
