技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0041] 在含有偏心纤芯的光纤（如多芯光纤）中，当发生弯曲时，除了位于光纤几何中 心的纤芯（中心芯）外，一部分外层纤芯会被拉伸，另一部分外层纤芯会被压缩。不管是 拉伸还是压缩，都会使光纤产生沿弯曲位置切线方向的应力，而且还可能产生扭力。更深 入地说，会引起光纤折射率、杨氏模量、密度等参量发生变化，从而使得该处的布里渊频移、 偏振态、损耗等参量发生变化。通过分布式传感技术可以测出多个纤芯（3个以上，且不含 中间芯）各处所受的应力大小，从而可算出曲线的曲率函数（curvaturefunction)和烧率 函数（torsionfunction)，进而可以计算出光纤上各处的三个矢量（切线向量、法线向量 和副法线向量），根据这三个矢量可以还原三维空间中的任意曲线，由此实现三维的形状传 感。在具体应用中，只需将分布式传感系统中的含有偏心纤芯的光纤贴附在物体的表面或 内部，或将其在放在任意的三维空间中，利用本发明实施例就可以实现全分布式的三维形 状传感。
[0042] 为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。
[0043] 在对本发明实施例的技术方案进行说明之前，需要先对理论模型进行说明，具体 地：
[0044] 将多芯光纤抽象为三维空间中的曲线，特别地，以中间芯所在的曲线进行表示，设 其为5(/)= .τ(/)/+j(/)j+z(/)f，其中1为沿曲线的长度，如图1所示。
[0045] 实施例一
[0046] 参见图2,本发明实施例提供的三维形状测量方法，包括：
[0047] 步骤S110:基于分布式测量系统测量含有偏心纤芯的光纤纤芯i的应力值ε1;
[0048] 在本实施例中，分布式测量系统包括但不限于BOTDR(Brillouinoptical time-domainreflectometry，布里渊光时域反射仪）、B0TDA(Brillouinoptical time-domainanalysis，布里渊光时域分析仪）、B0CDR(Brillouinopticalcorrelation domainreflectometry，布里渊相关域反射仪）、B0CDA(Brillouinopticalcorrelation domainanalysis，布里渊相关域分析仪）、B0FDA(Brillouinopticalfrequencydomain analysis，布里渊光频域分析仪）、0FDR(0pticalfrequencydomainreflectometry，光 频域反射仪）、C_0TDR(Coherentopticaltime-domainreflectometer，相干光时域反射 仪）、f-〇TDR(Phase_sensitiveopticaltime-domainreflectometer，相位敏感的光时域 反射仪）、P〇TDR(Polarizationopticaltimedomainreflectometer，偏振光时域反射 仪）等。
[0049] 对本步骤进行说明：
[0050] 基于分布式测量系统测量含有偏心纤芯的光纤纤芯i中每一点处的布里渊频移 的变化量AvBl; ΔvBi
[0051] 通过公式二-'获得应力值ε1;
[0052] 其中，η为曲率响应系数，vB为未发生弯曲时的布里渊频移。
[0053] 在本实施例中，曲率响应系数η通过拟合得到。具体包括：
[0054] 通过对测量光纤多次构造弯曲半径已知的圆形弯曲，并相应地实施布里渊分布式 测量实骀，讲行柃准和标宙，得到布里渊频移的变化量ΔνΒ与弯曲半径R之间的关系，即
[0055] 结合公句得到2.0576*王二ηV*兰,获得曲率响应系 κ .，. RBR 数η。
[0056] 步骤S120:通过公￥
获得矢量和中间量 κ(1)；
[0057] 其中，山为外层芯距光纤几何中心的距离；Θi为纤芯i的角度；
[0058] 步骤S130 :通过公式 ，获得光纤链路上每一点 的弯曲角度9b(l);
[0059] 其中，α(1)是任意两个外层芯的布里渊频移的变化量的比值，为α(1)= Δ vBi (1)/ Δ vB j (1)；
[0060] 为了减小由于测量误差而导致的求得的弯曲角度的误差产生，选择相对称的两个 外层芯的布里渊频移的变化量的比值计算α(1)。
[0061] 需要说明的是，在本实施例中，步骤S120与步骤S130的顺序可以互换，即K(l)和 Θb(l)的计算顺序可以互换，本发明实施例对此不作出具体的限制。
[0062] 步骤S140 :通过公式τ⑴=Θ'b(l)，获得绕率函数τ⑴；
[0063] 步骤S150:通过公￥入获得曲率函 数κ⑴；
[0064] 特别地，当含有偏心纤芯的光纤的纤芯为对称分布结构时，则上述曲率函数κ(1) 的计算公式可简化为：k(l) = 2|Κ(1) |/η。
[0065] 步骤S160:将绕率函数τ(1)和曲率函数κ(1)代入到公式Ρ(1)=κ(1) ~(1)1(1)=-1〇(1)丁(1)+1(1)8(1)和"（1)=-1(1)叭1)中，获得切线向量丁(1);
[0066] 步骤S170:通过公式S(l) =JT(l)dl+S(0)，获得三维空间中的曲线S(l);
[0067] 其中，S(0)为初始的位置坐标。
[0068] 实施例二
[0069] 首先需要特别声明，在本发明实施例中，我们只采用了中心对称分布的七芯光纤 作为含有偏心纤芯的光纤，一种分布式传感技术（B0TDA)。但需要指出的是，采用其他的含 有偏心纤芯的光纤或其他的分布式传感技术（包括但不仅限于上面所提到的几种分布式 传感技术）所实现的分布式三维形状传感技术也在本发明实施例所要求的保护范围内，本 发明实施例的【具体实施方式】如下：
[0070] (1)根据需要，适当地选择含有多个偏心纤芯的多芯光纤，合理地选择适当的分布 式传感技术。本实施例采用的是含有6个偏心纤芯的七芯光纤，采用的分布式传感技术为B0TDA。
[0071] (2)搭建如图3所示的B0TDA测量系统。窄线宽的激光器（laser)输出频移为η。 的光，经親合器（coupler)分成两路：一路依次通过偏振控制器（PC)、调制器（modulator1)、掺铒光纤放大器（EDFA)、偏振开关（PS)、隔离器（isolator)，用于产生探测光，经扇入 親合器（Fan-in)进入七芯光纤。其中，modulator1由微波发生器（Microwavegenerator) 进行控制，用以产生双边带调制的探测光，频率为nD±nM。其中，nM为调制频率。当ηM等 于光纤某处的布里渊频移时，该处的布里渊增益达到最大，因此只要控制modulator1改 变nM，通过扫频就可以获得光纤各处的布里渊增益谱，也就知道了该处的布里渊频移。另 一路依次经过偏振控制器（PC)、调制器（modulator2)、掺铒光纤放大器（EDFA)、环形器 (circulator1)，然后经扇入親合器（Fan-in)进入七芯光纤。其中，modulator2由脉冲 发生器（pulsegenerator)控制，用以产生脉冲。传感用的七芯光纤（MCF)两头分别由扇 入親合器（Fan-in)和扇出親合器（Fan-out)进行连接。在扇出端，根据需要将η个纤芯依 照对应光路进行连接，便可以构成一个基于多芯光纤空间复用的系统，实现光路往返传输 的结构，这样的优势是只需要一次测量就可以获得多个纤芯的布里渊增益谱。当然也可以 根据需要只用1个纤芯。经过放大（增益型系统）或衰减（损耗型系统）的布里渊探测光 由扇入（Fan-in)端输出，经环形器（circulator1)进入到环形器（circulat