CN113188462A - 一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法，该光纤光栅传感杆包括感知杆、连接筒、连接杆、光缆固定环、五个光纤光栅；感知杆为空心的圆筒结构，连接筒为圆筒结构，连接筒的内径与感知杆的外径过渡配合；连接杆为实心的圆杆，连接杆的直径与连接筒的内径过渡配合；光缆固定环为圆环结构；沿感知杆的两端分别套接光缆固定环，然后连接连接筒，连接筒再与连接杆连接；四个光纤光栅沿感知杆的外圆上周向间隔90°平行布置，第五光纤光栅为自由状态的光纤光栅，位于感知杆的内部空心。本发明实现了轴向变形的测量，达到三维变形测量，能够适用于不同的测量布点密度需求，测量精准。

Description

一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法
技术领域
本发明属于光纤光栅传感与测量技术领域，具体涉及一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法。
背景技术
三维方向的变形测量技术可以全方位的反映被测对象的状态，在很多领域都有着实际需求。例如，土木工程领域的地基三维沉降变形、边坡失稳前的内部土体三维变形、高铁轨道的三维沉降变形等；重大机械装备领域的机器人操作臂三维变形姿态、龙门吊梁的三维变形状态等。目前，对于三维变形的测量有非接触式的GPS监测、全站仪、机器视觉等方法，但这些方法由于不直接和被测对象接触，易受恶劣天气状况影响而遮挡视线、雷击电磁干扰等而难以实现实时监测，不利于实时的安全监测报警。
接触式的三维变形测量，主要是通过将三维变形测量传感器安装固定在被测对象上，与被测对象一起变形，传感器测量的结果即是被测对象的变形。基于电阻、电容、MEMS等电磁信号原理的三维变形监测传感器以弱电/磁为输出信号，易受环境电磁干扰，且传感器信号引线多、传输距离严重受限，不利于大规模布点监测，同样难以开展实时有效的安全监测。
光纤光栅(FBG)传感器以光为传感信号，展现出优越的测量性能和工程适用能力，在重大土木工程和机械装备的结构健康监测中取得了良好的社会与经济效益。基于光纤光栅原理的三维变形测量技术也得到科研人员重视。目前的技术方法是通过将光纤光栅阵列粘贴在一根柔性杆上，柔性杆安装固定在被测物体上，随被测对象变形时，光纤光栅感知弯曲应变，然后基于弯曲曲率理论公式、梁弯曲应变理论公式等计算反推出柔性杆的变形。
现有技术中存在的主要问题包括：
(1)光纤光栅阵列粘贴在柔性杆上，柔性杆的长度受到运输、安装等条件制约，测量长度受到限制，即使通过光纤法兰连接、光纤熔接等方式将多个柔性杆连接起来进行长距离的变形测量，法兰连接、光纤熔接也会导致光信号严重衰减，不利于信号稳定。
(2)现有技术将光纤光栅阵列沿柔性杆周向间隔90°布置4条光栅阵列，或者沿柔性杆周向间隔120°布置3条光栅阵列，实际上只能感知柔性杆在径向方向的二维的弯曲变形，而轴向变形无法测量，没有真正实现三维变形监测。
(3)采用基于弯曲曲率理论、梁弯曲应变理论等计算反推出柔性杆的变形时，因不可避免的加工制备误差，理论计算无法考虑这些误差因素，导致理论计算得到的变形误差大，无法进行准确监测。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆及其测量方法，实现了轴向变形的测量，达到三维变形测量，能够适用于不同的测量布点密度需求，测量精准。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，包括感知杆、连接筒、连接杆、光缆固定环、第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅、第五光纤光栅；所述感知杆为空心的圆筒结构，所述连接筒为圆筒结构，连接筒的内径与感知杆的外径过渡配合；所述连接杆为实心的圆杆，连接杆的直径与连接筒的内径过渡配合；所述光缆固定环为圆环结构；沿感知杆的两端分别套接光缆固定环，然后连接连接筒，连接筒再与连接杆连接；所述第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅沿感知杆的外圆上周向间隔90°平行布置，所述第五光纤光栅为自由状态的光纤光栅，位于感知杆的内部空心。
进一步地，所述感知杆的材料为柔性高分子材料，感知杆的外圆上周向间隔90°设置有四个长度相等且端部对齐的长凹槽，其中任意两个长凹槽之间相隔45°的地方，设置有两个将外圆面与内部空心打通的两个短凹槽，两个短凹槽的外侧边缘与四个长凹槽的两侧边缘对齐；一个光纤光栅传感杆包含两个连接筒；连接杆的长度根据实际测量需求进行调整。
进一步地，所述第一光纤光栅布置在感知杆的某一长凹槽的底部，通过粘合剂粘贴固定，第一光纤光栅两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第二光纤光栅布置在感知杆的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第二光纤光栅两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第三光纤光栅布置在感知杆的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅或者第二光纤光栅所在的长凹槽间隔90°，通过粘合剂粘贴固定，第三光纤光栅两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第四光纤光栅布置在感知杆的其中一个长凹槽的底部，并与第三光纤光栅所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第四光纤光栅两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第五光纤光栅的表面涂覆有与感知杆相同的材料，自由悬空状态处于感知杆的内部空心内，第五光纤光栅两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着感知杆上的两个短凹槽引出至感知杆的外部。
进一步地，所述光缆固定环圆环轴向长度的中央部分沿周向间隔45°设置有8个贯彻圆环厚度的螺孔，螺孔的直径与感知杆上的长凹槽的宽度一致，8个螺孔依次为第一螺孔、第二螺孔、第三螺孔、第四螺孔、第五螺孔、第六螺孔、第七螺孔、第八螺孔，8个螺孔内均拧有紧定螺钉；两个光缆固定环套在感知杆上，两个光缆固定环分别位于长凹槽的两个端部附近，但不超出长凹槽的长度范围。
进一步地，对于套在感知杆上的两个光缆固定环，其中间隔180°的第一螺孔和第五螺孔内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第四光纤光栅和第三光纤光栅的铠装护管上；间隔180°的第三螺孔和第七螺孔内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第二光纤光栅和第一光纤光栅的铠装护管上；第八螺孔内的紧定螺钉，拧紧后抵住第五光纤光栅的铠装护管上；其中第二螺孔、第四螺孔、第六螺孔内的紧定螺钉，拧紧后抵住感知杆上无长凹槽和短凹槽的圆柱外表面，并起到固定作用，用于实现两个光缆固定环固定在感知杆上，并且将五个光纤光栅的铠装护管也固定住。
优选地，多个三维变形测量的光纤光栅传感杆之间的光纤光栅采用激光刻写于同一根光纤上。
优选地，多个三维变形测量的光纤光栅传感杆之间通过连接杆的固定，实现长距离的连接，进行长距离的变形测量；通过调整连接杆的长度，调整光纤光栅测点的间距，适用不同的测量布点密度需求。
一种上述的三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法，包括以下步骤：
步骤一，建立XYZ三维坐标系，构建XYZ三个方向的光纤光栅测量组合；
步骤二，一个或多个光纤光栅传感杆连接装配，开展弯曲变形测试标定，得到变形数值与每个光纤光栅测量组合的波长漂移量输出的一一对应关系，然后开展大量的弯曲变形测试实验，得到大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系；
步骤三，将弯曲曲率反演算法、梁弯曲应变反演算法与机器学习、深度学习结合，对大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系进行训练分析，得到精确的变形数值与波长输出的对应函数关系；
步骤四，将三维变形测量的光纤光栅传感杆安装在被测对象上，实时监测所有光纤光栅测量组合的波长漂移量输出，根据得到的精确的变形数值与波长漂移量输出的对应函数关系，即可反算出安装在被测对象上的光纤光栅传感器杆的变形数值。
优选地，步骤一的具体过程如下：第一光纤光栅和第二光纤光栅组成第一测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ1-Δλ2，用于测量X方向的变形；第三光纤光栅和第四光纤光栅组成第二测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ3-Δλ4，用于测量Y方向的变形；第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅和第五光纤光栅共同组成第三测量组合，第一到第四个光纤光栅的波长漂移量的总和与四倍的第五光纤光栅波长漂移量的差值(Δλ1+Δλ2+Δλ3+Δλ4)-4*Δλ5，用于测量Z方向的变形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)与现有的光纤光栅变形杆只能测量径向二维的弯曲变形相比，本发明提供的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆设置有专门的轴向变形补偿光栅，既可以进行单独测温，又可以结合测量方法实现轴向变形的测量，达到三维变形测量。
(2)多个光纤光栅传感杆之间通过无焊点的光纤串接，通过连接杆的固定，多个光纤光栅传感杆可长距离的连接，进行长距离的变形测量，而且还可以通过调整连接杆的长度，灵活的调整光纤光栅测点的间距，适用不同的测量布点密度需求。
(3)将弯曲曲率反演算法、梁弯曲应变反演算法等理论算法与机器学习、深度学习结合，对大量的变形数值与波长输出的对应关系进行训练分析，得到更准确的变形数值与波长输出的对应函数关系，实现精准测量。
附图说明
图1是本发明所提供的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆的结构示意图。
图2是本发明所提供的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆中感知杆与光纤光栅布置的透视图和侧视图。
图3是本发明所提供的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆中光缆固定环的结构示意图。
图4是两个感知杆上对应的光纤光栅测点的连接示意图。
图5是多个光纤光栅传感杆连接后的结构示意图。
图6是本发明所提供的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法的流程图。
附图标记说明：1、感知杆；2、连接筒；3、连接杆；4、光缆固定环；5、第一光纤光栅；6、第二光纤光栅；7、第三光纤光栅；8、第四光纤光栅；9、第五光纤光栅；1-1、第一感知杆；1-2、第二感知杆；1-N、第N感知杆；4-1、第一螺孔；4-2、第二螺孔；4-3、第三螺孔；4-4、第四螺孔；4-5、第五螺孔；4-6、第六螺孔；4-7、第七螺孔；4-8、第八螺孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
一方面，本发明公开了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，包括：
感知杆1，为空心的圆筒结构，材料为柔性高分子材料，外圆上周向间隔90°设置有四个长度相等且端部对齐的长凹槽，其中任意两个长凹槽之间相隔45°的地方，设置有2个将外圆面与内部空心打通的两个短凹槽，两个短凹槽的外侧边缘与四个长凹槽的两侧边缘对齐；
连接筒2，为圆筒结构，内径与感知杆1的外径过渡配合，一个光纤光栅传感杆包含两个连接筒2；
连接杆3，为实心的圆杆，直径与连接筒2的内径过渡配合，长度根据实际测量需求灵活调整；
光缆固定环4，为圆环结构，圆环轴向长度的中央部分，周向间隔45°设置有8个贯彻圆环厚度的螺孔，螺孔的直径与感知杆1上的长凹槽的宽度一致，8个螺孔依次为第一螺孔4-1、第二螺孔4-2、第三螺孔4-3、第四螺孔4-4、第五螺孔4-5、第六螺孔4-6、第七螺孔4-7、第八螺孔4-8，8个螺孔内均拧有紧定螺钉；两个光缆固定环4套在感知杆1上，两个光缆固定环4分别位于长凹槽的两个端部附近，但未超出长凹槽的长度范围；
第一光纤光栅5，布置在感知杆1的某一长凹槽的底部，通过粘合剂粘贴固定，第一光纤光栅5两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹糟引出；
第二光纤光栅6，布置在感知杆1的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅5所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第二光纤光栅6两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹糟引出；
第三光纤光栅7，布置在感知杆1的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅5或者第二光纤光栅6所在的长凹槽间隔90°，通过粘合剂粘贴固定，第三光纤光栅7两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹糟引出；
第四光纤光栅8，布置在感知杆1的其中一个长凹槽的底部，并与第三光纤光栅7所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第四光纤光栅8两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹糟引出；
第五光纤光栅9，为自由状态的光纤光栅，且其表面涂覆有与感知杆1相同的材料，自由悬空状态处于感知杆1的内部空心内，第五光纤光栅9两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着感知杆1上的两个短凹槽引出至感知杆1的外部；
对于套在感知杆1上的两个光缆固定环4，其中间隔180°的第一螺孔4-1和第五螺孔4-5内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第四光纤光栅8和第三光纤光栅7的铠装护管上；间隔180°的第三螺孔4-3和第七螺孔4-7内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第二光纤光栅6和第一光纤光栅5的铠装护管上；第八螺孔4-8内的紧定螺钉，拧紧后抵住第五光纤光栅9的铠装护管上；其中第二螺孔4-2、第四螺孔4-4、第六螺孔4-6内的紧定螺钉，拧紧后抵住感知杆1上无长凹槽和短凹槽的圆柱外表面，并起到固定作用，进而实现两个光缆固定环4固定在感知杆1上，并且将五个光纤光栅的铠装护管也固定住。
多个光纤光栅传感杆之间的光纤光栅采用激光刻写于同一根光纤上，经过装配后，多个三维变形测量的光纤光栅传感杆之间可以实现没有光纤熔接焊点的串接，信号无损耗；
多个光纤光栅传感杆之间通过连接杆3的固定，多个光纤光栅传感杆可长距离的连接，进行长距离的变形测量，而且还可以通过调整连接杆3的长度，灵活的调整光纤光栅测点的间距，适用不同的测量布点密度需求。
另一方面，本发明还公开了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法，该测量方法包括如下步骤：
步骤一，建立XYZ三维坐标系，三维变形的光纤光栅测量组合，第一光纤光栅5和第二光纤光栅6组成第一测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ1-Δλ2，用于测量X方向的变形；第三光纤光栅7和第四光纤光栅8组成第二测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ3-Δλ4，用于测量Y方向的变形；第一光纤光栅5、第二光纤光栅6、第三光纤光栅7、第四光纤光栅8和第五光纤光栅9共同组成第三测量组合，第一到第四个光纤光栅的波长漂移量的总和与四倍的第五光纤光栅波长漂移量的差值(Δλ1+Δλ2+Δλ3+Δλ4)-4*Δλ5，用于测量Z方向的变形；
步骤二，一个或多个光纤光栅传感杆连接装配，开展弯曲变形测试标定，得到变形数值与每个光纤光栅测量组合的波长漂移量输出的一一对应关系，然后开展大量的弯曲变形测试实验，得到大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系；
步骤三，将弯曲曲率反演算法、梁弯曲应变反演算法与机器学习、深度学习结合，对大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系进行训练分析，得到精确的变形数值与波长输出的对应函数关系；
步骤四，将光纤光栅传感杆安装在被测对象上，实时监测所有光纤光栅测量组合的波长漂移量输出，根据得到的精确的变形数值与波长漂移量输出的对应函数关系，即可反算出安装在被测对象上的光纤光栅传感器杆的变形数值。
实施例
如图1所示，本发明提供了一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，包括感知杆1、连接筒2、连接杆3、光缆固定环4、第一光纤光栅5、第二光纤光栅6、第三光纤光栅7、第四光纤光栅8、第五光纤光栅9。
本实施例中，首先进行五个光纤光栅在感知杆1上的粘贴布置，第一光纤光栅5布置在感知杆1的某一长凹槽的底部，通过粘合剂粘贴固定，第一光纤光栅5两端的尾纤沿着长凹糟引出，第二、第三、第四光纤光栅的粘贴方法与第一光纤光栅5相同，其中第二光纤光栅6与第一光纤光栅5间隔180°，第三光纤光栅7和第四光纤光栅8间隔180°，第五光纤光栅9的栅区上先涂覆一层与感知杆1相同的材料，这是为了保证第五光纤光栅9与其他四个粘贴在感知杆1上的光纤光栅对于温度变化的响应一致，然后将第五光纤光栅9放入感知杆1的内部空心内，处于自由状态，第五光纤光栅9两端的尾纤沿着感知杆1上的两个短凹槽引出至感知杆1的外部。
然后，在布置有五个光纤光栅的感知杆1套上两个光缆固定环4，并移动在长凹槽的中央部分。然后为五个光纤光栅的尾纤套上铠装护管，铠装护管的外径与长凹槽和短凹槽的宽度相同，铠装护管刚好被卡在凹槽内。转动两个光缆固定环4，使其上面的8个螺孔中互相间隔90°的四个螺孔与感知杆1上面的四个长凹槽分别对应，将两个光缆固定环4分别移动至长凹槽的两个端部，并对五个光纤光栅的铠装护管产生一定挤压，然后拧紧8个螺孔内的紧定螺钉至压紧铠装护管或者感知杆1的关闭，实现将两个光缆固定环4、五个光纤光栅的铠装护管均固定在感知杆1上。
具体实施时，如图2-4所示，两个分别带有五个光纤光栅、两个光缆固定环4的感知杆1之间的光纤光栅采用激光刻写于同一根光纤上，经过装配后，多个感知杆1之间可以实现没有光纤熔接焊点的串接，信号无损耗。
如图5所示，多个光纤光栅传感杆之间通过连接杆的固定，多个光纤光栅传感杆可长距离的连接，进行长距离的变形测量，而且还可以通过调整连接杆的长度，灵活的调整光纤光栅测点的间距，适用不同的测量布点密度需求。
如图6所示，一种三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法如下：
(1)建立XYZ三维坐标系，三维变形的光纤光栅测量组合，第一光纤光栅5和第二光纤光栅6组成第一测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ1-Δλ2，用于测量X方向的变形；第三光纤光栅7和第四光纤光栅8组成第二测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ3-Δλ4，用于测量Y方向的变形；第一光纤光栅5、第二光纤光栅6、第三光纤光栅7、第四光纤光栅8和第五光纤光栅9共同组成第三测量组合，第一到第四个光纤光栅的波长漂移量的总和与四倍的第五光纤光栅波长漂移量的差值(Δλ1+Δλ2+Δλ3+Δλ4)-4*Δλ5，用于测量Z方向的变形；
(2)一个或多个光纤光栅传感杆连接装配，开展弯曲变形测试标定，得到变形数值与每个光纤光栅测量组合的波长漂移量输出的一一对应关系，然后开展大量的弯曲变形测试实验，得到大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系；
(3)将弯曲曲率反演算法、梁弯曲应变反演算法与机器学习、深度学习结合，对大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系进行训练分析，得到精确的变形数值与波长输出的对应函数关系；
(4)将光纤光栅传感杆安装在被测对象上，实时监测所有光纤光栅测量组合的波长漂移量输出，根据得到的精确的变形数值与波长漂移量输出的对应函数关系，即可反算出安装在被测对象上的光纤光栅传感器杆的变形数值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：包括感知杆(1)、连接筒(2)、连接杆(3)、光缆固定环(4)、第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)、第五光纤光栅(9)；所述感知杆(1)为空心的圆筒结构，所述连接筒(2)为圆筒结构，连接筒(2)的内径与感知杆(1)的外径过渡配合；所述连接杆(3)为实心的圆杆，连接杆(3)的直径与连接筒(2)的内径过渡配合；所述光缆固定环(4)为圆环结构；沿感知杆(1)的两端分别套接光缆固定环(4)，然后连接连接筒(2)，连接筒(2)再与连接杆(3)连接；所述第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)沿感知杆(1)的外圆上周向间隔90°平行布置，所述第五光纤光栅(9)为自由状态的光纤光栅，位于感知杆(1)的内部空心。
2.根据权利要求1所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述感知杆(1)的材料为柔性高分子材料，感知杆(1)的外圆上周向间隔90°设置有四个长度相等且端部对齐的长凹槽，其中任意两个长凹槽之间相隔45°的地方，设置有两个将外圆面与内部空心打通的两个短凹槽，两个短凹槽的外侧边缘与四个长凹槽的两侧边缘对齐；一个光纤光栅传感杆包含两个连接筒(2)；连接杆(3)的长度根据实际测量需求进行调整。
3.根据权利要求2所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述第一光纤光栅(5)布置在感知杆(1)的某一长凹槽的底部，通过粘合剂粘贴固定，第一光纤光栅(5)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第二光纤光栅(6)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅(5)所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第二光纤光栅(6)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第三光纤光栅(7)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第一光纤光栅(5)或者第二光纤光栅(6)所在的长凹槽间隔90°，通过粘合剂粘贴固定，第三光纤光栅(7)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第四光纤光栅(8)布置在感知杆(1)的其中一个长凹槽的底部，并与第三光纤光栅(7)所在的长凹槽间隔180°，通过粘合剂粘贴固定，第四光纤光栅(8)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着长凹槽引出；所述第五光纤光栅(9)的表面涂覆有与感知杆(1)相同的材料，自由悬空状态处于感知杆(1)的内部空心内，第五光纤光栅(9)两端的尾纤保护在铠装护管内，并沿着感知杆(1)上的两个短凹槽引出至感知杆(1)的外部。
4.根据权利要求3所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：所述光缆固定环(4)圆环轴向长度的中央部分沿周向间隔45°设置有8个贯彻圆环厚度的螺孔，螺孔的直径与感知杆(1)上的长凹槽的宽度一致，8个螺孔依次为第一螺孔(4-1)、第二螺孔(4-2)、第三螺孔(4-3)、第四螺孔(4-4)、第五螺孔(4-5)、第六螺孔(4-6)、第七螺孔(4-7)、第八螺孔(4-8)，8个螺孔内均拧有紧定螺钉；两个光缆固定环(4)套在感知杆(1)上，两个光缆固定环(4)分别位于长凹槽的两个端部附近，但不超出长凹槽的长度范围。
5.根据权利要求4所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：对于套在感知杆(1)上的两个光缆固定环(4)，其中间隔180°的第一螺孔(4-1)和第五螺孔(4-5)内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第四光纤光栅(8)和第三光纤光栅(7)的铠装护管上；间隔180°的第三螺孔(4-3)和第七螺孔(4-7)内的紧定螺钉，拧紧后分别抵住第二光纤光栅(6)和第一光纤光栅(5)的铠装护管上；第八螺孔(4-8)内的紧定螺钉，拧紧后抵住第五光纤光栅(9)的铠装护管上；其中第二螺孔(4-2)、第四螺孔(4-4)、第六螺孔(4-6)内的紧定螺钉，拧紧后抵住感知杆(1)上无长凹槽和短凹槽的圆柱外表面，并起到固定作用，用于实现两个光缆固定环(4)固定在感知杆(1)上，并且将五个光纤光栅的铠装护管也固定住。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：多个三维变形测量的光纤光栅传感杆之间的光纤光栅采用激光刻写于同一根光纤上。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆，其特征在于：多个三维变形测量的光纤光栅传感杆之间通过连接杆(3)的固定，实现长距离的连接，进行长距离的变形测量；通过调整连接杆(3)的长度，调整光纤光栅测点的间距，适用不同的测量布点密度需求。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，建立XYZ三维坐标系，构建XYZ三个方向的光纤光栅测量组合；
步骤二，一个或多个光纤光栅传感杆连接装配，开展弯曲变形测试标定，得到变形数值与每个光纤光栅测量组合的波长漂移量输出的一一对应关系，然后开展大量的弯曲变形测试实验，得到大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系；
步骤三，将弯曲曲率反演算法、梁弯曲应变反演算法与机器学习、深度学习结合，对大量的变形数值与波长漂移量输出的对应关系进行训练分析，得到精确的变形数值与波长输出的对应函数关系；
步骤四，将三维变形测量的光纤光栅传感杆安装在被测对象上，实时监测所有光纤光栅测量组合的波长漂移量输出，根据得到的精确的变形数值与波长漂移量输出的对应函数关系，即可反算出安装在被测对象上的光纤光栅传感器杆的变形数值。
9.根据权利要求8所述的一种三维变形测量的光纤光栅传感杆的测量方法，其特征在于：步骤一的具体过程如下：第一光纤光栅(5)和第二光纤光栅(6)组成第一测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ1-Δλ2，用于测量X方向的变形；第三光纤光栅(7)和第四光纤光栅(8)组成第二测量组合，它们的波长漂移量的差值Δλ3-Δλ4，用于测量Y方向的变形；第一光纤光栅(5)、第二光纤光栅(6)、第三光纤光栅(7)、第四光纤光栅(8)和第五光纤光栅(9)共同组成第三测量组合，第一到第四个光纤光栅的波长漂移量的总和与四倍的第五光纤光栅波长漂移量的差值(Δλ1+Δλ2+Δλ3+Δλ4)-4*Δλ5，用于测量Z方向的变形。
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