[发明专利]基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法

说明书

本发明提供一种基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法，本发明针对平铺的柔性面板建立三维坐标系，使X‑Y坐标系位于平铺柔性面板上，在平铺柔性面板的下表面铺设多条平行于Y轴且相连的第一光纤，上表面铺设多条平行于X轴且相连的第二光纤，使第一光纤与第二光纤垂直正交，下表面的第一光纤与上表面的第二光纤相连，形成分布式光纤传感网络，对光信号在分布式光纤传感网络的传输中产生的瑞利散射信号进行处理，获得各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的曲率，根据各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的曲率，对应构建出该柔性面板的下表面曲面和上表面曲面，进而构建出该柔性面板的三维曲面，由此可以提高柔性面板形变测量准确度。

技术领域

本发明属于分布式光纤传感领域，具体涉及一种基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法。

背景技术

曲面板状结构广泛应用于空间站，人造卫星，航空航天等重要领域之中，如构成太阳能帆板，航空航天机翼。太空空间由于无阻尼，宇宙粒子流冲击，各种宇宙微粒扰动，长期如此，极易对曲面板状结构造成损坏，导致系统的损坏。除此之外，随着航天航空事业的迅猛发展，由此引出的安全问题也越来越多，飞机失事案例屡见不鲜。飞机在飞行过程中，机翼极易受到气流的影响，导致机翼结构不稳定，长时间的影响将导致其机翼损坏，导致飞行事故。因此，对曲面板状结构的实时结构监测具有重要的意义。

目前所使用的曲面重构传统方法多是使用光纤光栅、应变片等离散方式，无法在曲面上获得多点的传感信息，因此空间分辨率不足，重构出的形状误差大，无法满足现代航空航天的要求。

发明内容

本发明提供一种基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法，以解决目前采用分布式传感光纤进行形变测量的方法的空间分辨率和测量准确度较低的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法，包括：

步骤S110、针对待测的柔性面板，选定该柔性面板的上表面的一点作为零点，将平铺的柔性面板上表面上通过该零点的一条线作为X轴，将平铺的柔性面板上表面上通过该零点并与该X轴垂直的线作为Y轴，将通过该零点并垂直于该平铺的柔性面板的线作为Z轴，从而建立三维坐标系；

步骤S120、在平铺的柔性面板的下表面和上表面对应铺设多条平行于Y轴的第一光纤和多条平行于X轴的第二光纤，各条相邻第一光纤之间以及各条相邻第二光纤之间相连，该下表面的一条第一光纤的自由端作为下表面光信号出口，与该上表面的一条第二光纤的自由端相连，从而形成分布式光纤传感网络，每条第一光纤和第二光纤上的各个位置都对应于唯一的X-Y轴坐标，且针对每条第一光纤，其都与对应第二光纤垂直正交，该下表面的另一条第一光纤的自由端作为下表面光信号入口，与光频域反射仪OFDR(OpticalFrequency Domain Reflectometer)系统相连；

步骤S130、在测量该柔性面板的形变时，所述OFDR系统向该下表面光信号入口输入光信号，以使所述光信号在该分布式光纤传感网络的传输过程中产生瑞利散射信号，该瑞利散射信号向后传输给所述OFDR系统，所述OFDR系统与处理装置相连，并将该瑞利散射信号传输给该处理装置，该处理装置对该瑞利散射信号进行处理，获得各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的曲率；

步骤S140、该处理装置根据各条第一光纤上各个位置处的曲率，构建出对应条数的Y-Z轴二维曲线，根据各条Y-Z轴二维曲线构建出该柔性面板的下表面曲面，并且根据各条第二光纤上各个位置处的曲率，构建出对应条数的X-Z轴二维曲线，根据各条X-Z轴二维曲线构建出该柔性面板的上表面曲面；

步骤S150、所述处理装置对该柔性面板的下表面曲面和上表面曲面进行结合处理，获得该柔性面板的三维曲面。

在一种可选的实现方式中，所述步骤S140中根据各条Y-Z轴二维曲线构建出该柔性面板的下表面曲面包括：采用二维插值算法对该Y-Z轴二维曲线进行二维插值，获得该下表面曲面；