[發(fā)明專利]基于光纖瑞利散射的柔性面板形狀構(gòu)造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010193429.2
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111223173A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹國(guó)路;周雷;徐州;朱濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T15/00
• 分類號(hào): G06T15/00;G06T3/40;G01B11/16
• 代理公司: 重慶市諾興專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50239
• 代理人: 劉興順

本發(fā)明提供一種基于光纖瑞利散射的柔性面板形狀構(gòu)造方法，本發(fā)明針對(duì)平鋪的柔性面板建立三維坐標(biāo)系，使X?Y坐標(biāo)系位于平鋪柔性面板上，在平鋪柔性面板的下表面鋪設(shè)多條平行于Y軸且相連的第一光纖，上表面鋪設(shè)多條平行于X軸且相連的第二光纖，使第一光纖與第二光纖垂直正交，下表面的第一光纖與上表面的第二光纖相連，形成分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，對(duì)光信號(hào)在分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸中產(chǎn)生的瑞利散射信號(hào)進(jìn)行處理，獲得各條第一光纖和第二光纖上各個(gè)位置處的曲率，根據(jù)各條第一光纖和第二光纖上各個(gè)位置處的曲率，對(duì)應(yīng)構(gòu)建出該柔性面板的下表面曲面和上表面曲面，進(jìn)而構(gòu)建出該柔性面板的三維曲面，由此可以提高柔性面板形變測(cè)量準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分布式光纖傳感領(lǐng)域，具體涉及一種基于光纖瑞利散射的柔性面板形狀構(gòu)造方法。

背景技術(shù)

曲面板狀結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于空間站，人造衛(wèi)星，航空航天等重要領(lǐng)域之中，如構(gòu)成太陽能帆板，航空航天機(jī)翼。太空空間由于無阻尼，宇宙粒子流沖擊，各種宇宙微粒擾動(dòng)，長(zhǎng)期如此，極易對(duì)曲面板狀結(jié)構(gòu)造成損壞，導(dǎo)致系統(tǒng)的損壞。除此之外，隨著航天航空事業(yè)的迅猛發(fā)展，由此引出的安全問題也越來越多，飛機(jī)失事案例屢見不鮮。飛機(jī)在飛行過程中，機(jī)翼極易受到氣流的影響，導(dǎo)致機(jī)翼結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間的影響將導(dǎo)致其機(jī)翼損壞，導(dǎo)致飛行事故。因此，對(duì)曲面板狀結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

目前所使用的曲面重構(gòu)傳統(tǒng)方法多是使用光纖光柵、應(yīng)變片等離散方式，無法在曲面上獲得多點(diǎn)的傳感信息，因此空間分辨率不足，重構(gòu)出的形狀誤差大，無法滿足現(xiàn)代航空航天的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種基于光纖瑞利散射的柔性面板形狀構(gòu)造方法，以解決目前采用分布式傳感光纖進(jìn)行形變測(cè)量的方法的空間分辨率和測(cè)量準(zhǔn)確度較低的問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種基于光纖瑞利散射的柔性面板形狀構(gòu)造方法，包括：

步驟S110、針對(duì)待測(cè)的柔性面板，選定該柔性面板的上表面的一點(diǎn)作為零點(diǎn)，將平鋪的柔性面板上表面上通過該零點(diǎn)的一條線作為X軸，將平鋪的柔性面板上表面上通過該零點(diǎn)并與該X軸垂直的線作為Y軸，將通過該零點(diǎn)并垂直于該平鋪的柔性面板的線作為Z軸，從而建立三維坐標(biāo)系；

步驟S120、在平鋪的柔性面板的下表面和上表面對(duì)應(yīng)鋪設(shè)多條平行于Y軸的第一光纖和多條平行于X軸的第二光纖，各條相鄰第一光纖之間以及各條相鄰第二光纖之間相連，該下表面的一條第一光纖的自由端作為下表面光信號(hào)出口，與該上表面的一條第二光纖的自由端相連，從而形成分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，每條第一光纖和第二光纖上的各個(gè)位置都對(duì)應(yīng)于唯一的X-Y軸坐標(biāo)，且針對(duì)每條第一光纖，其都與對(duì)應(yīng)第二光纖垂直正交，該下表面的另一條第一光纖的自由端作為下表面光信號(hào)入口，與光頻域反射儀OFDR(OpticalFrequency Domain Reflectometer)系統(tǒng)相連；

步驟S130、在測(cè)量該柔性面板的形變時(shí)，所述OFDR系統(tǒng)向該下表面光信號(hào)入口輸入光信號(hào)，以使所述光信號(hào)在該分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸過程中產(chǎn)生瑞利散射信號(hào)，該瑞利散射信號(hào)向后傳輸給所述OFDR系統(tǒng)，所述OFDR系統(tǒng)與處理裝置相連，并將該瑞利散射信號(hào)傳輸給該處理裝置，該處理裝置對(duì)該瑞利散射信號(hào)進(jìn)行處理，獲得各條第一光纖和第二光纖上各個(gè)位置處的曲率；

步驟S140、該處理裝置根據(jù)各條第一光纖上各個(gè)位置處的曲率，構(gòu)建出對(duì)應(yīng)條數(shù)的Y-Z軸二維曲線，根據(jù)各條Y-Z軸二維曲線構(gòu)建出該柔性面板的下表面曲面，并且根據(jù)各條第二光纖上各個(gè)位置處的曲率，構(gòu)建出對(duì)應(yīng)條數(shù)的X-Z軸二維曲線，根據(jù)各條X-Z軸二維曲線構(gòu)建出該柔性面板的上表面曲面；

步驟S150、所述處理裝置對(duì)該柔性面板的下表面曲面和上表面曲面進(jìn)行結(jié)合處理，獲得該柔性面板的三維曲面。

在一種可選的實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟S140中根據(jù)各條Y-Z軸二維曲線構(gòu)建出該柔性面板的下表面曲面包括：采用二維插值算法對(duì)該Y-Z軸二維曲線進(jìn)行二維插值，獲得該下表面曲面；