文章编号：1005-5630(2023)02-0062-07DOI:10.3969/j.issn.1005-5630.2023.002.008基于Frenet-Serret框架的OFDR三维形状重构算法研究辛玮，汪路军，刘煜，张学典，刘学静（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093）摘要：为了更深入地研究光频域反射法（opticalfrequencydomainreflectometry,OFDR）在形状检测，有效计算变形监测等应用场景下光纤的形状和位置，设计了一种利用分布式光频域反射技术测得的光纤应变数据来重构三维形状的算法。与已有算法相比，在数据处理环节加入了样条插值，从而使得形状还原精度提高，并利用仿真实验对算法进行了验证。首先设计了通过应变数据得到三芯光纤曲率和弯曲方向采样值的计算方法，结合Frenet-Serret公式构造了曲线方程；然后利用有限元分析软件对空间S形应变数据进行建模并提取，带入已设计的算法求解，在三维空间中重建S形光纤；最后得出位置误差随着光纤长度的增加逐渐增加，均方根误差计算结果为0.996mm，单位长度误差最大值为0.0824%。结果表明，该算法能较好地恢复原始曲线，具有一定的工程价值。关键词：三芯光纤；分布式形状传感；有限元；光频域反射仪；应变中图分类号：O439文献标志码：AResearchonOFDR3DshapereconstructionalgorithmbasedonFrenet-SerretframeworkXINWei，WANGLujun，LIUYu，ZHANGXuedian，LIUXuejing（SchoolofOptical-ElectricalandComputerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China）Abstract:Inordertofurtherstudytheshapedetectionofopticalfrequencydomainreflectometry(OFDR),andeffectivelycalculatetheshapeandpositionofopticalfiberinapplicationscenariossuchasdeformationmonitoring,thispaperdesignedanalgorithmtoreconstructthree-dimensionalshapeusingtheopticalfiberstraindatameasuredbydistributedopticalfrequencydomainreflectiontechnology.Comparedwiththeexistingalgorithm,splineinterpolationwasaddedtothedataprocessing,whichimprovedtheprecisionofshapereduction,andthesimulationexperimentswereusedtoverifythealgorithm.Firstly,acalculationmethodwasdesignedtoobtainthesamplingvaluesofcurvatureandbendingdirectionofthree-coreopticalfiberfromthestrain收稿日期：2022-11-02基金项目：国家重点研发计划（2021YFF0600902）第一作者：辛玮(1998—)，男，硕士研究生，研究方向为光纤...
