1.一种基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,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(opticalfrequencydomainreflectometer)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。
2.根据权利要求1所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,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;
所述步骤s140中根据各条x-z轴二维曲线构建出该柔性面板的上表面曲面包括:采用二维插值算法对该x-z轴二维曲线进行二维插值,获得该上表面曲面。
3.根据权利要求1或2所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述步骤s120中该上表面上与该下表面光信号出口相连的一条第二光纤的自由端为上表面光信号入口,选取所述零点为该下表面光信号入口,x轴上的一点(x0,0)为该下表面光信号出口,该零点为该上表面光信号入口,x0为非零值。
4.根据权利要求3所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述步骤s130中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包括:
步骤s131、针对每条第一光纤,若光信号在该第一光纤中的传输方向与y轴正方向相反,则将该第一光纤的光信号输入端作为该第一光纤的末端,光信号输出端作为该第一光纤的始端,若光信号在该第一光纤中的传输方向与y轴正方向相同,则将该第一光纤的光信号输入端作为该第一光纤的始端,光信号输出端作为该第一光纤的末端;针对每条第二光纤,若光信号在该第二光纤中的传输方向与x轴正方向相反,则将该第二光纤的光信号输入端作为该第二光纤的末端,光信号输出端作为该第二光纤的始端,若光信号在该第二光纤中的传输方向与x轴正方向相同,则将该第二光纤的光信号输入端作为该第二光纤的始端,光信号输出端作为该第二光纤的末端;
步骤s132、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波长漂移值;
步骤s133、从始端到末端,对各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的波长漂移值进行重排;
步骤s134、根据各条第一光纤和第二光纤上重排后的波长漂移值,计算出各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的曲率。
5.根据权利要求4所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述步骤s132包括:该处理装置对该瑞利散射信号进行频域转换和互相关运算,获得各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的波长漂移值;所述步骤s134包括:根据以下公式计算出各条第一光纤和第二光纤上各个位置处的曲率c:c=δλ/κ=δλ/(1-pe)λch
其中δλ表示第一光纤或第二光纤对应位置处的波长漂移值,κ表示应变系数,pe表示光纤的弹光系数,λc表示中心波长,h表示柔性面板的厚度。
6.根据权利要求1所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述步骤s140包括根据以下向量参数方程构建下表面各条第一光纤变形后的二维曲线:r(s)=y(s)j+z(s)k,其中y(s)表示下表面二维曲线上各点的y轴坐标函数,z(s)表示下表面二维曲线上各点的z轴坐标函数,s表示下表面各条第一光纤长度的参量,0≤s≤ly,ly是下表面各条第一光纤的总长度;
该下表面二维曲线上任意位置对应的点表示为:
式中,yn+1表示该点的y轴坐标值,yn表示沿y轴正方向,其上一点的y轴坐标值,zn+1表示该点的z轴坐标值,zn表示该上一点的z轴坐标值,ds表示二维曲线的微小弧度;
式中,cy表示该点的曲率;
根据以下向量参数方程构建上表面各条第二光纤变形后的曲面:r(s)=x(s)i+z(s)k,其中x(s)表示上表面二维曲线上各点的x轴坐标函数,z(s)表示上表面二维曲线上各点的z轴坐标函数,s表示上表面各条第二光纤长度的参量,0≤s≤lx,lx是上表面各条第二光纤的总长度;
该上表面二维曲线上任意位置对应的点表示为:
式中,xn+1表示该点的x轴坐标值,xn表示沿x轴正方向,其上一点的x轴坐标值,zn+1表示该点的z轴坐标值,zn表示该上一点的z轴坐标值,ds表示二维曲线的微小弧度;
式中,cx表示该点的曲率。
7.根据权利要求5所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述ds等于两相邻点之间的连线长度。
8.根据权利要求1所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述步骤s150包括:从下表面曲面和上表面曲面中查找到对应的点p(x,y,z1)和q(x,y,z2),使z=(z1+z2),将点(x,y,z)作为该柔性面板的三维曲面上的对应点。
9.根据权利要求1所述的基于光纤瑞利散射的柔性面板形状构造方法,其特征在于,所述柔性面板在正常使用时处于弯曲状态。