本發明涉及光通信,特別是涉及一種光纜平面曲率監測方法與裝置。
背景技術:
1、在復雜環境中,光纜受力時可發生各種變形,該形變的形狀信息一方面可表征光纜狀態,另一方面又可代表現場環境的變化,兼具通信和傳感等多種功能。光纜曲率作為重要參量,在相關的光纜工程施工、驗收和運行規范中均有相關規定,例如關于架空線弧垂和地埋光纜彎曲半徑等規范,如何測定現場光纜的實際曲率,是通信光纜運行的一個基礎需求,或者光纜作為傳感用途,需要準確地測量出曲率。
2、對安裝在野外或地下的光纜形變,傳統的做法是在線纜上安裝應變和傾角等點式傳感器進行探測,或者通過人工巡視觀察以及無人機拍照等方式來確定光纜的彎曲狀態。這些傳統方式的共同特征是效率低下,受環境影響較大,觀察范圍有限。
3、基于光纖應變測量的光纜形狀傳感技術,可以結合弗萊納方程求解纜線的曲率和撓率,或者求解曲率和旋轉角度,對于一維形變理論上也可進行求解后重建形狀,然而上述過程存在迭代誤差累積問題,且計算過程復雜,不適用于光纜內部扭轉和伸縮耦合等情形。
4、鑒于此,克服該現有技術所存在的缺陷是本技術領域亟待解決的問題。
技術實現思路
1、本發明要解決的技術問題是如何相對更高效準確的確定光纜的彎曲狀態,實現光纜的形狀重建。
2、本發明采用如下技術方案:
3、第一方面,提供一種光纜平面曲率監測方法,包括:
4、根據所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設定方向坐標系的x軸和y軸;
5、將光纜劃分為多個預設測量段,獲取所述預設測量段上相應纖芯的布里淵頻移;
6、根據x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到x軸的等效彎曲應變;根據y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到y軸的等效彎曲應變;
7、根據所述x軸的等效彎曲應變和y軸的等效彎曲應變得到所述預設測量段上光纜的曲率。
8、優選的,所述根據所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設定方向坐標系,具體包括:
9、當所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的4a個纖芯時,選定任意一個纖芯以及在光纜截面上與該纖芯相對于光纜中軸對稱的另一纖芯在光纜截面上的連線作為x軸,將光纜截面上垂直于x軸的方向作為y軸;
10、其中a為正整數。
11、優選的,所述根據x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到x軸的等效彎曲應變;根據y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到y軸的等效彎曲應變,具體包括:
12、根據x軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計算得到x軸的等效彎曲應變,相應公式為:
13、;
14、其中,為x軸的等效彎曲應變,為x軸正方向上的纖芯的布里淵頻移,為x軸負方向上的纖芯的布里淵頻移,為應變系數;
15、根據y軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計算得到y軸的等效彎曲應變,相應公式為:
16、;
17、其中,為y軸的等效彎曲應變,為y軸正方向上的纖芯的布里淵頻移,為y軸負方向上的纖芯的布里淵頻移。
18、優選的,所述根據所述x軸的等效彎曲應變和y軸的等效彎曲應變得到所述預設測量段上光纜的曲率,具體包括:
19、根據所述x軸的等效彎曲應變和y軸的等效彎曲應變計算得到所述預設測量段上光纜的曲率,相應公式為:
20、;
21、其中,k為相應預設測量段上光纜的曲率,r為光纜中纖芯距離光纜中軸之間的距離。
22、優選的,所述根據所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設定方向坐標系,具體包括:
23、當所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的2b個纖芯時,選定任意一個纖芯以及在光纜截面上與該纖芯相對于光纜中軸對稱的另一纖芯在光纜截面上的連線作為x軸,將光纜截面上垂直于x軸的方向作為y軸;
24、其中,b為大于2的正奇數。
25、優選的,所述根據x軸上的纖芯的布里淵頻移或者x軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到x軸的等效彎曲應變,具體包括:
26、根據x軸上的兩根纖芯的布里淵頻移計算得到x軸的等效彎曲應變,相應公式為:
27、;
28、其中,為x軸的等效彎曲應變,為x軸正方向上的纖芯的布里淵頻移,為x軸負方向上的纖芯的布里淵頻移,為應變系數。
29、優選的,根據y軸上的纖芯的布里淵頻移或者y軸兩側的纖芯的布里淵頻移,得到y軸的等效彎曲應變,具體包括:
30、獲取y軸正方向兩側對稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移,將所述y軸正方向兩側對稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移投影至所述y軸的正方向,得到y軸的正方向上的等效布里淵頻移;獲取y軸負方向兩側對稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移,將所述y軸負方向兩側對稱分布的兩根纖芯的布里淵頻移投影至所述y軸的負方向,得到所述y軸的負方向上的等效布里淵頻移;
31、根據所述y軸的正方向上的等效布里淵頻移和所述y軸的負方向上的等效布里淵頻移,得到y軸的等效彎曲應變。
32、優選的,所述光纜平面曲率監測方法還包括:
33、當所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的4a個纖芯且a為正整數時,根據所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設定互不重合的p個方向坐標系,計算得到每個方向坐標系對應的預設測量段上光纜的等效曲率,獲取p個方向坐標系對應的等效曲率的平均數,作為所述預設測量段上光纜的曲率;其中,p為小于等于a的正整數;
34、當所述光纜中包括圍繞光纜中軸等距離均勻排布的2b個纖芯且b為大于2的正奇數時,根據所述光纜中纖芯的位置排布在光纜截面上設定互不重合的q個方向坐標系,計算得到每個方向坐標系對應的預設測量段上光纜的等效曲率,獲取q個方向坐標系對應的等效曲率的平均數,作為所述預設測量段上光纜的曲率;其中,q為小于等于b/2的正整數。
35、第二方面,提供一種光纜平面曲率監測裝置,包括至少一個處理器,以及,與所述至少一個處理器通信連接的存儲器;其中,所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執行的指令,所述指令被所述處理器執行,用于執行所述的光纜平面曲率監測方法。
36、第三方面,本發明還提供了一種非易失性計算機存儲介質,所述計算機存儲介質存儲有計算機可執行指令,該計算機可執行指令被一個或多個處理器執行,用于完成第一方面所述的方法。
37、第四方面,提供了一種芯片,包括:處理器和接口,用于從存儲器中調用并運行存儲器中存儲的計算機程序,執行如第一方面的方法。
38、第五方面,提供了一種包含指令的計算機程序產品,當該指令在計算機或處理器上運行時,使得計算機或處理器執行如第一方面的方法。
39、第六方面,提供了一種光纜平面曲率監測系統,包括如第二方面的光纜平面曲率監測裝置,并使用如第一方面的光纜平面曲率監測方法。
40、本發明提供一種光纜平面曲率監測方法與裝置,通過將光纜進行分段監測,監測每一段光纜中的被選定的纖芯的布里淵頻移,通過在光纜截面上設置相應的坐標系方向,并根據對應纖芯的布里淵頻移計算得到不同坐標方向上的等效彎曲應變,從而計算得到光纜上各個位置的曲率,獲取光纜的形變程度;利用對稱性避開常規計算中的迭代誤差,極大地簡化計算復雜度,極大的提高了檢測效率和準確性;并利用消共模方法,避免光纜旋轉和伸縮形變耦合帶來的影響,適用于現場光纜內部結構整體發生未知扭轉和伸縮等情形。