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题名引入应变灵敏度矩阵的探针形状光纤测量方法
被引量：5
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作者
何超江
何彦霖
骆飞
祝连庆
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机构
北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室
北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室
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出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2021年第12期400-408,共9页
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基金
国家自然科学基金青年科学基金(61903041)
北京市自然科学基金(4204101,7202017)
河北省高层次人才资助项目-博士后科研项目择优资助(B2020003020)。
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文摘
介入探针形状监测技术能够为医生在手术中提供重要参考信息,是保证手术安全性的必要手段。为提高介入探针形状测量精度,文中提出一种引入应变灵敏度矩阵的光纤光栅传感阵列介入探针形状测量方法。首先,基于光纤光栅传感理论,分析了植入在探针中光纤光栅波长漂移量与其应变的关系,同时引入了应变灵敏度矩阵,研究了光纤光栅中心波长漂移量与其弯曲曲率的关系。然后,推导了探针的局部单元几何参数关系和坐标转换方程,建立了基于光纤光栅的探针形状测量模型。最后,为了验证引入应变灵敏度矩阵对形状测量精度的影响,对植入光纤光栅传感阵列的介入探针进行了不同弯曲状态下的形状测量实验,对比分析了引入应变灵敏度矩阵前后形状测量的误差。实验结果表明,引入光纤光栅应变灵敏度矩阵可有效提升介入探针的测量精度,在不同弯曲情况下,介入手术探针末端偏移量平均误差降低了1.385 mm,最大误差降低了3.317 mm。文中所提出的基于光纤光栅传感阵列的形状测量方法在介入手术柔性医疗器械的形状重构方向具有广阔的应用前景。
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关键词
光纤布拉格光栅
应变灵敏度
形状传感
介入手术探针
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Keywords
fiber Bragg grating
strain sensitivity
shape sensing
interventional needle
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分类号
TN253
[电子电信—物理电子学]
TH73
[机械工程—精密仪器及机械]
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