1.構建穿刺針形狀變化標定模型的方法,其特征在于,該方法是基于粘貼在穿刺針內針上3個光纖光柵實現,所述的光纖光柵為光纖布拉格光柵;步驟一、根據校準矩陣、由形變引起的中心波長偏移矩陣、由溫度引起的中心波長偏移矩陣和曲率分量矩陣,構建穿刺針形狀變化的初始模型,初始模型的表達式為:
![]()
其中,
![]()
表示校準矩陣,C
1至C
6分別為校準矩陣內的第一至第六個元素;
![]()
表示由形變引起的中心波長偏移矩陣,Δλ1表示第一個光纖光柵的中心波長偏移量;Δλ2表示第二個光纖光柵的中心波長偏移量;Δλ3表示第三個光纖光柵的中心波長偏移量;
![]()
表示由溫度變化引起的中心波長偏移矩陣;λ
B1表示溫度為預設的標準溫度,且穿刺針處于非形變狀態下時,第一個光纖光柵的中心波長;λ
B2表示溫度為預設的標準溫度,且穿刺針處于非形變狀態下時,第二個光纖光柵的中心波長;λ
B3表示溫度為預設的標準溫度,且穿刺針處于非形變狀態下時,第三個光纖光柵的中心波長;ΔT表示溫度的變化量;ξ表示熱光系數;κ
xy表示右手坐標系下的x軸和y軸所構成的xy平面的曲率分量;κ
xz表示右手坐標系下的x軸和z軸所構成的xz平面的曲率分量;右手坐標系下的x軸為光纖光柵的長度方向;步驟二、使穿刺針處于預設的標準溫度下,根據N個預設的曲率分量矩陣中的具體數值,改變穿刺針形狀,使穿刺針由標準長條形形狀彎曲成相應的預設形狀,其中,每一個預設的曲率分量矩陣對應一種預設形狀,從而獲得穿刺針在每種預設形狀下,由形變引起的中心波長偏移矩陣的數值;步驟三、使穿刺針處于標準長條形形狀,根據M個預設測試溫度,改變穿刺針的溫度,使穿刺針的溫度由預設的標準溫度上升或下降至相應的預設測試溫度,從而獲得穿刺針在每個預設測試溫度下,由溫度引起的中心波長偏移矩陣的數值;步驟四、將步驟二中每種預設形狀下由形變引起的中心波長偏移矩陣的數值、及步驟三中每個預設溫度下由溫度引起的中心波長偏移矩陣的數值均帶入公式一,獲得N+M個變形后的公式一,并對N+M個變形后的公式一進行處理,從而獲得穿刺針的校準矩陣的具體數值;步驟五、將步驟四中獲得的穿刺針的校準矩陣的具體數值帶入公式一中,從而獲得穿刺針形狀變化標定模型,從而完成對穿刺針形狀變化標定模型的構建。2.根據權利要求1所述的構建穿刺針形狀變化標定模型的方法,其特征在于,步驟四中,對N+M個變形后的公式一進行最小二乘計算,從而獲得穿刺針的校準矩陣的具體數值。3.根據權利要求1所述的構建穿刺針形狀變化標定模型的方法,其特征在于,步驟一中,Δλ1、Δλ2和Δλ3的獲得過程,均可通過如下公式二實現;Δλi=λ
Bi(1-P
e)ε (公式二);Δλi表示第i個光纖光柵的中心波長偏移量;i=1,2,3;λ
Bi表示溫度為預設的標準溫度,且穿刺針處于非形變狀態下時,第i個光纖光柵的中心波長;P
e表示光纖光柵應變系數;ε表示應變。4.根據權利要求3所述的構建穿刺針形狀變化標定模型的方法,其特征在于,ε=d·κ;其中,d表示光纖光柵中軸線到穿刺針中軸線間的距離;κ表示光纖光柵受到拉/壓力后,穿刺針中軸線在三維空間內的曲率。5.根據權利要求1所述的構建穿刺針形狀變化標定模型的方法,其特征在于,穿刺針內針的內壁上沿周向設有3個槽,每個槽內粘貼有一個光纖光柵。