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摘要
光纤形状传感技术能够测量姿态、取向、径迹以及位置等三维空间信息，在精准介入医疗、变体飞行器以及连续体机器人等领域具有广泛应用前景。光频域反射仪具有高空间分辨率和分布式测量等特点，相较于光纤光栅的波分复用技术，在提高形状传感空间分辨率、形状重构精度以及传感长度等方面具有明显优势。本文在阐明光频域反射仪分布式应变传感原理的基础上，建立了弯曲形变与应变以及光纤瑞利散射光谱波长漂移之间的物理关系，同时建立了弯曲大小、弯曲方向以及挠率与空间曲线局域标架三个正交分量的数学关系，最后采用切向分量的线积分实现光纤三维形状重构。实验中设计并制备了一种基于镍铬形状记忆合金丝与三根光纤束封装的形状传感器，其二维、三维形状末端的平均最大误差为传感器总长度的0.58%和3.45%。
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单位重庆大学; 煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
