[发明专利]基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法及系统

权利要求书

1.一种基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，该三维坐标传感探头设置在测量钻筒内部，包括弹性体和质量块，质量块固定在该弹性体的一端，弹性体的另一端通过固定座固定在测量钻筒上；弹性体为呈轴对称的几何弹性体；

弹性体的表面均匀布设与轴线平行的多条传感光纤，每条传感光纤上均设有特定中心波长的布喇格光纤光栅，当固定有弹性体的测量钻筒偏离重力方向时，布喇格光纤光栅感知弹性体和质量块因重力作用产生的形变。

2.根据权利要求1所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，该三维坐标传感探头还包括保护壳，罩设在弹性体和质量块外部，并通过固定座固定，保护壳与固定座之间形成密闭空间。

3.根据权利要求1所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，弹性体、质量块均为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，每条传感光纤上串接多个不同波长的布喇格光纤光栅。

5.根据权利要求1所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，弹性体表面均匀布设与轴线平行的8条传感光纤，分别标识为b＝1,2,…,8，布置有8个具有不同中心波长的布喇格光纤光栅。

6.一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构系统，其特征在于，包括宽带光源、第一光分路器、第二光分路器、三维坐标传感探头，所述三维坐标传感探头为权利要求1-5中任一项所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头；

宽带光源与第一光分路器的一个分路端口连接；第一光分路器的合路端口与第二光分路器的合路端口通过传导光纤连接；第二光分路器的多个分路端口与三维坐标传感探头连接；

该系统还包括波长解调仪和计算机，其中波长解调仪的输入端与第一光分路器的另一个分路端口连接；波长解调仪的输出端通过数据线与计算机连接。

7.根据权利要求6所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，将第一光分路器替换为环形器。

8.根据权利要求6所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径的三维坐标传感探头，其特征在于，第一光分路器为Y型光分路器。

9.一种基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构方法，其特征在于，该方法基于权利要求8所述的基于布喇格光纤光栅的管道路径三维检测重构系统，具体包括以下步骤：

宽带光源发出的光经第一光分路器、传导光纤、第二光分路器，入射到三维坐标传感探头上；

入射光经三维坐标传感探头反射后，反射光通过第一光分路器输送到波长解调仪；

当弹性体轴线偏离重力方向时，引起光纤光栅发生波长漂移，波长解调仪解调出三维坐标传感探头中多个光纤光栅的中心波长，并输送到计算机；

计算机根据解调出的中心波长计算波长漂移量，再根据波长漂移量与光纤光栅应变和曲率关系，计算钻筒的包括方位角和偏离重力方向的倾角的三维位置坐标。