本發(fā)明涉及智能交通技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量壓力導(dǎo)管受力的方法。

背景技術(shù)：

電生理導(dǎo)管上的力傳感技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來的技術(shù)。該技術(shù)在導(dǎo)管的頭端內(nèi)置一個(gè)力傳感器，以測量在電生理手術(shù)時(shí)電生理導(dǎo)管頭端與消融組織之間的接觸力。當(dāng)前醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)電生理消融造成的穿孔率與電生理消融導(dǎo)管頭端與組織之間的接觸力有一定的關(guān)系。

近幾年推出了CF(導(dǎo)管頭端受力)電生理導(dǎo)管，這種電生理導(dǎo)管是在Carto(一種電生理標(biāo)測系統(tǒng))的基礎(chǔ)上新增模塊來測量CF值，其原理是通過在變形體的圓周上均勻分布的三個(gè)微型線圈，使的當(dāng)導(dǎo)管頭端受力時(shí)變形體變形影響三個(gè)線圈的空間位置，再通過變形體上另一端的接收線圈來接受三個(gè)微型線圈的空間磁向量，從而得出變形體的應(yīng)變，再通過解調(diào)計(jì)算設(shè)備還原出導(dǎo)管頭端的CF值。

以往的計(jì)算方法基本都是基于數(shù)學(xué)張量的計(jì)算，計(jì)算復(fù)雜容易出錯(cuò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種測量壓力導(dǎo)管受力的方法，實(shí)現(xiàn)對壓力導(dǎo)管的簡單精確檢測。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種測量壓力導(dǎo)管受力的方法，所述方法包括以下步驟：

S1、通過測力計(jì)測量壓力導(dǎo)管的受力，通過光柵壓力傳感器檢測壓力導(dǎo)管應(yīng)變信號，并通過光柵解調(diào)儀解調(diào)所述光柵壓力傳感器檢測的信號，得到所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變；

S2、利用所述測力計(jì)測量得到的受力以及所述光柵解調(diào)儀解調(diào)得到的應(yīng)變計(jì)算第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)；

S3、利用所述第一修正值參數(shù)和第二修正參數(shù)建立壓力檢測模型：

F₁＝K₁·E_max

F₂＝K₂·E_a2

式中，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的第一軸向應(yīng)變；

S4、實(shí)際檢測中，利用由所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，并計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合力。

優(yōu)選地，所述步驟S3建立所述壓力檢測模型之后還包括計(jì)算壓力修正值的步驟：

改變所述壓力導(dǎo)管的受力，利用由所述光柵解調(diào)儀解調(diào)得到的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，并計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力；

利用測力計(jì)測量所述壓力導(dǎo)管的受力；

計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力和所述測力計(jì)測量所述壓力導(dǎo)管的受力的差值，作為所述壓力修正值，并利用所述壓力修正值對所述步驟S4計(jì)算的所述壓力導(dǎo)管受到的合力進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、通過測力計(jì)測量壓力導(dǎo)管的受力，并將所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管的受力分解為沿壓力導(dǎo)管軸向的軸向力以及沿壓力導(dǎo)管徑向的徑向力；

S12、通過光柵壓力傳感器檢測壓力導(dǎo)管應(yīng)變信號，并通過光柵解調(diào)儀解調(diào)光柵壓力傳感器檢測的信號得到所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變，并將所述應(yīng)變分解為徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，其中，所述徑向應(yīng)變與所述徑 向力引起，所述軸向應(yīng)變與所述軸向力引起。

優(yōu)選地，所述步驟S12中，通過所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變包括三個(gè)應(yīng)變：第一應(yīng)變、第二應(yīng)變以及第三應(yīng)變；其中，第一應(yīng)變分解為第一徑向應(yīng)變和所述第一軸向應(yīng)變，第二應(yīng)變分解為第二徑向應(yīng)變和第二軸向應(yīng)變，第三應(yīng)變分解為第三徑向應(yīng)變和第三軸向應(yīng)變；

所述三個(gè)應(yīng)變由三個(gè)所述光柵壓力傳感器的檢測信號經(jīng)過解調(diào)得到，三個(gè)所述光柵壓力傳感器均勻分布于所述壓力導(dǎo)管的變形體的一個(gè)圓周上。

優(yōu)選地，所述步驟S2中，利用如下公式計(jì)算所述第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)：

$K_1=\frac{F_1}{E_{\max }}$

$K_2=\frac{F_2}{E_{a2}}$

式中，F(xiàn)1表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的所述第一軸向應(yīng)變。

優(yōu)選地，所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變E_max通過如下公式計(jì)算：

$E_{\max }=\frac{E_{a1}}{\frac{\sqrt{3}K}{\sqrt{4+4K={4K}^2}}}$

其中，

$K=\frac{E_{a1}}{E_{b1}}$

E_a1+E_b1+E_c1＝0

E_a2＝E_b2＝E_c2

式中，Ea1表示所述第一徑向應(yīng)變，Eb1表示所述第二徑向應(yīng)變， Ec1表示所述第三徑向應(yīng)變，Ea2表示所述第一軸向應(yīng)變，Eb2表示所述第二軸向應(yīng)變，Ec2表示所述第三軸向應(yīng)變。

優(yōu)選地，所述步驟S4中，按照如下公式計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合力：

$F=\sqrt{{F_1}^2+{F_2}^2}$

式中，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力。

優(yōu)選地，所述方法還包括以下步驟：

S5、計(jì)算所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{F_1}{F}$

式中，θ表示所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的方法能準(zhǔn)確、簡單、快速的檢測壓力導(dǎo)管的受力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種測量壓力導(dǎo)管受力的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明中壓力導(dǎo)管連接光柵傳感器示意圖；

圖3為本發(fā)明中壓力導(dǎo)管受力實(shí)力圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

圖1為本發(fā)明的一種測量壓力導(dǎo)管受力的方法的流程圖，本發(fā)明的方法包括以下步驟：

S1、通過測力計(jì)測量壓力導(dǎo)管的受力，通過光柵壓力傳感器檢測壓力導(dǎo)管應(yīng)變信號，并通過光柵解調(diào)儀解調(diào)所述光柵壓力傳感器檢測的信號，得到所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變；

S2、利用所述測力計(jì)測量得到的受力以及所述光柵解調(diào)儀解調(diào)得 到的應(yīng)變計(jì)算第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)；

S3、利用所述第一修正值參數(shù)和第二修正參數(shù)建立壓力檢測模型：

F₁＝K₁·E_max

F₂＝K₂·E_a2

式中，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的第一軸向應(yīng)變；

S4、實(shí)際檢測中，利用由所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，并計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合力。

本發(fā)明的方法能準(zhǔn)確、簡單、快速的檢測壓力導(dǎo)管的受力

進(jìn)一步地，所述步驟S3建立所述壓力檢測模型之后還包括計(jì)算壓力修正值的步驟：

改變所述壓力導(dǎo)管的受力，利用由所述光柵解調(diào)儀解調(diào)得到的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，并計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力；

利用測力計(jì)測量所述壓力導(dǎo)管的受力；

計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力和所述測力計(jì)測量所述壓力導(dǎo)管的受力的差值，作為所述壓力修正值，并利用所述壓力修正值對所述步驟S4計(jì)算的所述壓力導(dǎo)管受到的合力進(jìn)行修正。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體包括以下步驟：

S11、通過測力計(jì)測量壓力導(dǎo)管的受力，并將所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管的受力分解為沿壓力導(dǎo)管軸向的軸向力以及沿壓力導(dǎo)管徑向的徑向力；

S12、通過光柵壓力傳感器檢測壓力導(dǎo)管應(yīng)變信號，并通過光柵解調(diào)儀解調(diào)光柵壓力傳感器檢測的信號得到所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變，并將所述應(yīng)變分解為徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，其中，所述徑向應(yīng)變與所述徑 向力引起，所述軸向應(yīng)變與所述軸向力引起。

進(jìn)一步地，所述步驟S12中，通過所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變包括三個(gè)應(yīng)變：第一應(yīng)變、第二應(yīng)變以及第三應(yīng)變；其中，第一應(yīng)變分解為第一徑向應(yīng)變和所述第一軸向應(yīng)變，第二應(yīng)變分解為第二徑向應(yīng)變和第二軸向應(yīng)變，第三應(yīng)變分解為第三徑向應(yīng)變和第三軸向應(yīng)變；

所述三個(gè)應(yīng)變由三個(gè)所述光柵壓力傳感器的檢測信號經(jīng)過解調(diào)得到，三個(gè)所述光柵壓力傳感器均勻分布于所述壓力導(dǎo)管的變形體的一個(gè)圓周上。

所述步驟S2中，利用如下公式計(jì)算所述第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)：

$K_1=\frac{F_1}{E_{\max }}$

$K_2=\frac{F_2}{E_{a2}}$

式中，F(xiàn)1表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的第一軸向應(yīng)變。

所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變E_max通過如下公式計(jì)算：

$E_{\max }=\frac{E_{a1}}{\frac{\sqrt{3}K}{\sqrt{4+4K={4K}^2}}}$

其中，

$K=\frac{E_{a1}}{E_{b1}}$

E_a1+E_b1+E_c1＝0

E_a2＝E_b2＝E_c2

式中，Ea1表示所述第一徑向應(yīng)變，Eb1表示所述第二徑向應(yīng)變， Ec1表示所述第三徑向應(yīng)變，Ea2表示所述第一軸向應(yīng)變，Eb2表示所述第二軸向應(yīng)變，Ec2表示所述第三軸向應(yīng)變。壓力導(dǎo)管的棒材受到力矩彎曲時(shí)，其材料的應(yīng)變在垂直于受力方向的每一層均隨距離中心層的距離增大而增大。本發(fā)明在壓力導(dǎo)管的形變體上安裝三個(gè)光柵壓力傳感器，其檢測信號傳遞給光柵解調(diào)儀進(jìn)行解調(diào)得到三個(gè)應(yīng)變，如圖2所示。三個(gè)柵壓力傳感器均勻分布于所述壓力導(dǎo)管的一個(gè)圓周上，即三個(gè)光柵壓力傳感器以相互之間成120度夾角的形式分布于壓力導(dǎo)管的軸向方向的一個(gè)圓周上，所述圓周為正圓，并非橢圓等其他形式的圓形。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中，按照如下公式計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合力：

$F=\sqrt{{F_1}^2+{F_2}^2}$

式中，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，如圖3所示。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的方法還包括以下步驟：

S5、計(jì)算所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{F_1}{F}$

式中，θ表示所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力。

如圖3，通過步驟S5可以計(jì)算出導(dǎo)管受力的方向，即導(dǎo)管與組織貼靠時(shí)的角度，便于,判斷導(dǎo)管頭端與組織貼靠的面積(因?yàn)榇怪苯佑|和平行接觸的面積是不同的)，以做出相應(yīng)的調(diào)整。

對應(yīng)于本發(fā)明的方法，公開一種壓力導(dǎo)管受力檢測裝置，本發(fā)明的裝置包括：測力計(jì)，用于檢測壓力導(dǎo)管的受力；光柵壓力傳感器，設(shè)置于所述壓力導(dǎo)管的變形體上，用于檢測壓力導(dǎo)管的應(yīng)變信號；光柵解調(diào)儀，與所述壓力導(dǎo)管的光柵壓力傳感器連接，用于解調(diào)所述光柵壓力傳感器的信號得到所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變；以及處理器，與所述 光柵解調(diào)儀連接，利用所述測力計(jì)測量得到的受力以及所述光柵解調(diào)儀測量的應(yīng)變建立壓力檢測模型，并在檢測過程中利用由所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合力。

壓力導(dǎo)管包括導(dǎo)管頭端和變形體，如圖1所示，壓力導(dǎo)管受力時(shí)其變形體會彎曲，位于變形體上面的傳感器檢測到形變，將信號傳送給光柵解調(diào)儀，有光柵解調(diào)儀處理得到應(yīng)變。優(yōu)選地，所述光柵解調(diào)儀為的型號為SM130，為美國MiCROPIC公司的光纖光柵解調(diào)儀，但不限于此一種設(shè)備，也可用其他同類設(shè)備代替。從圖1中看到，壓力導(dǎo)管所受的力F可以分解為兩個(gè)力：分別為沿著導(dǎo)管軸向的力F1和垂直導(dǎo)管軸向的力F2。在測試的時(shí)候，分別給導(dǎo)管單純的F1和F2受力，通過光纖解調(diào)儀SM130檢測應(yīng)變。

進(jìn)一步地，所述處理器包括受力分析單元，其將所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管的受力分解為沿壓力導(dǎo)管軸向的軸向力以及沿壓力導(dǎo)管徑向的徑向力；且所述受力分析單元將所述應(yīng)變分解為徑向應(yīng)變和軸向應(yīng)變，其中，所述徑向應(yīng)變與所述徑向力引起，所述軸向應(yīng)變與所述軸向力引起。優(yōu)選地，光柵壓力傳感器為三個(gè)，并且均勻分布于所述壓力導(dǎo)管的一個(gè)圓周上，即三個(gè)光柵壓力傳感器以相互之間成120度夾角的形式分布于壓力導(dǎo)管的軸向方向的一個(gè)圓周上，所述圓周為正圓，并非橢圓等其他形式的圓形，因此所述光柵解調(diào)儀解調(diào)得到的應(yīng)變包括三個(gè)應(yīng)變：第一應(yīng)變、第二應(yīng)變以及第三應(yīng)變；其中，第一應(yīng)變分解為第一徑向應(yīng)變和第一軸向應(yīng)變，第二應(yīng)變分解為第二徑向應(yīng)變和第二軸向應(yīng)變，第三應(yīng)變分解為第三徑向應(yīng)變和第三軸向應(yīng)變。

進(jìn)一步地，所述處理器包括模型建立單元，其利用所述測力計(jì)測量得到的受力以及所述光柵解調(diào)儀測量的應(yīng)變計(jì)算第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)，并利用所述第一修正值參數(shù)和第二修正參數(shù)建立壓力檢測模型：

F₁＝K₁·E_max

F₂＝K₂·E_a2

式中，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的第一軸向應(yīng)變。

所述模型建立單元利用如下公式計(jì)算所述第一修正參數(shù)和第二修正參數(shù)：

$K_1=\frac{F_1}{E_{\max }}$

$K_2=\frac{F_2}{E_{a2}}$

式中，F(xiàn)1表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述測力計(jì)測量的所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力，K1表示所述第一修正參數(shù)，K2表示所述第二修正參數(shù)，E_max表示所述壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變，E_a2表示所述軸向力引起的第一軸向應(yīng)變。

所述模型建立單元利用如下公式計(jì)算壓力導(dǎo)管的最外層應(yīng)變E_max：

$E_{\max }=\frac{E_{a1}}{\frac{\sqrt{3}K}{\sqrt{4+4K={4K}^2}}}$

其中，

$K=\frac{E_{a1}}{E_{b1}}$

E_a1+E_b1+E_c1＝0

E_a2＝E_b2＝E_c2

式中，Ea1表示所述第一徑向應(yīng)變，Eb1表示所述第二徑向應(yīng)變，Ec1表示所述第三徑向應(yīng)變，Ea2表示所述第一軸向應(yīng)變，Eb2表示所述第二軸向應(yīng)變，Ec2表示所述第三軸向應(yīng)變。

進(jìn)一步地，所述處理器按照如下公式計(jì)算所述壓力導(dǎo)管受到的合 力：

$F=\sqrt{{F_1}^2+{F_2}^2}$

式中，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力，F(xiàn)2表示所述壓力導(dǎo)管受到的軸向力。

進(jìn)一步地，所述處理器還包括修正單元，改變所述壓力導(dǎo)管的受力，利用由所述光柵解調(diào)儀測量的所述壓力導(dǎo)管的應(yīng)變以及所述壓力檢測模型計(jì)算得到所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力和軸向力，計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力；計(jì)算當(dāng)前所述壓力導(dǎo)管受到的合力和由所述測力計(jì)測量所述壓力導(dǎo)管的受力的差值，作為壓力修正值，并利用所述壓力修正值對所述壓力導(dǎo)管受到的合力進(jìn)行修正。

進(jìn)一步地，所述處理器按照如下公式計(jì)算所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{F_1}{F}$

式中，θ表示所述壓力導(dǎo)管與組織壁的夾角，F(xiàn)表示所述壓力導(dǎo)管受到的合力，F(xiàn)1表示所述壓力導(dǎo)管受到的徑向力。。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。