[发明专利]系泊基础安装缆绳在海床土中的形态测量方法及测量装置

摘要

本发明涉及海洋监测技术领域，尤其涉及一种系泊基础安装缆绳在海床土中的形态测量方法及测量装置，包括在系泊基础安装缆绳上安装多个光纤光栅应变传感器；令系泊基础安装缆绳拖动系泊基础入土；采集多个光纤光栅应变传感器在不同测量点位测得的应变值；根据应变值，获得测量点位的曲率值；根据曲率值以及多个光纤光栅应变传感器中相邻的两个光纤光栅应变传感器之间的缆绳的长度，递推获得相邻的两个所述测量点位的第一坐标值以及相邻的两个测量点位之间的插值点的第二坐标值；根据第一坐标值和第二坐标值通过拟合获得系泊基础安装缆绳的实时形态曲线。本发明能够实时动态地观测到嵌入缆绳的形态变化，测量精确度高，还能够应用于现场测量。

主权项

1.一种系泊基础安装缆绳在海床土中的形态测量方法，其特征在于，所述方法包括：在所述系泊基础安装缆绳上安装多个光纤光栅应变传感器；令所述系泊基础安装缆绳拖动系泊基础入土；在所述系泊基础安装缆绳拖动系泊基础入土的过程中，采集所述多个光纤光栅应变传感器在不同测量点位测得的应变值；根据所述应变值，获得所述测量点位的曲率值；根据所述曲率值，以及所述多个光纤光栅应变传感器中相邻的两个光纤光栅应变传感器之间的缆绳的长度，递推获得相邻的两个所述测量点位的第一坐标值，以及所述相邻的两个所述测量点位之间的插值点的第二坐标值；根据所述第一坐标值和所述第二坐标值，通过拟合获得所述系泊基础安装缆绳的实时形态曲线；以各个所述光纤光栅应变传感器所在位置处的所述系泊基础安装缆绳的长度占所述系泊基础安装缆绳嵌入土体的总长度的百分比为权重，对所述实时形态曲线进行修正；其中，所述根据所述曲率值，以及所述多个光纤光栅应变传感器中相邻的两个光纤光栅应变传感器之间的缆绳的长度，递推获得相邻的两个所述测量点位的第一坐标值，以及所述相邻的两个所述测量点位之间的插值点的第二坐标值，包括：通过光纤光栅应变传感器测得的两个相邻测量点位P_i与P_i+1的曲率分别为k_i与k_i+1，两点之间的弧长为S_i，S_i即为相邻两个传感器之间的缆绳长度，在上述两点曲率之间进行线性插值，线性插值公式如下：k＝m×S+n通过将两个相邻测量点位的曲率带入所述线性插值公式获得以下方程组：其中，m和n均为系数，且，m和n具有如下式：进而，根据微分几何，令为曲线某点处切向量与x轴正向的夹角，可定义为曲线的曲率，通过积分得到：积分常数c可以由边界条件求出，缆绳末端为直线，从而k＝0，对于两个相邻测量点位之间的曲线，可以将此段曲线再等分为多个小的圆弧段，对于第i小段圆弧，即A_i与A_i+1之间的弧，其是测量点位P_i与P_i+1之间的某小段圆弧，具有如下关系式：从而，以下公式成立：其中，ρ_i是A_i处的曲率半径，对应的曲率为k_i，S_i是A_i与A_i+1之间的弧长，dS_i是对应的弦长，θ_i是对应的圆心角，是P_i处的切线与水平x轴的夹角；由第i小段圆弧的起点A_i的坐标值(x_i,y_i)可以递推得到终点A_i+1的坐标值(x_i+1,y_i+1)如下：