摘要
光纤形状传感器需要对其传感平面的空间取向和有效纤芯间距进行准确校准。我们提出一种用于多芯光纤光栅（MCF-FBG）形状传感器正弦校准的旋转角校正程序。该方法使用恒定半径槽模板和单旋转台进行了演示。在槽夹具内，槽与光纤之间的摩擦、有限的扭刚度以及非理想边界条件可能导致局部传感平面旋转与电机施加角度之间产生偏差，从而导致正弦波长响应失真和曲率估计偏差。所提出的方法通过联合校正分配给每个传感平面中四个 FBG 响应的有效旋转角来解决偏离假定正弦响应的问题，同时保持测量的波长偏移不变。该方法使用一根 20 厘米长的四芯单模光纤进行了演示，其中包含 200 个飞秒激光刻写的 FBG，排列在间距为 4 毫米的 50 个传感平面中。使用平面恒定曲率模板进行的定量验证显示，尖端位置误差约为 2–5 毫米，而传统正弦校准的误差约为 6–13 毫米。对 50 平面传感器的额外端点位置测试显示，平均误差为 11.28 毫米，均方根误差（RMSE）为 13.73 毫米，而传统正弦校准的相应数值分别为 19.03 毫米和 21.55 毫米。额外的非平面弯曲测试定性展示了传感器的三维重建能力。结果表明，在保留单旋转台槽夹具的同时，旋转角校正可以提高校准精度。
