医用光纤光栅温度及呼吸传感技术的研究

论文摘要

光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)传感器是一种利用光栅Bragg波长对温度、应力的敏感特性而制成的新型光纤传感器件,特别是它具有体积小、结构简单的优点,在医学领域这些优点具有极其重要的应用前景,现在越来越受到人们的关注。本论文根据医学领域的实际需求,提出了将光纤光栅应用于呼吸检测和温度测量传感系统中,主要内容如下：综述了光纤光栅传感系统在医学领域中背景和意义以及目前国内外的研究现状。系统的介绍了光纤光栅的制作方法和分类以及光纤光栅的传感原理,并给出了光纤光栅的应变传感模型、温度传感模型以及应变和温度的交叉传感模型。对光纤光栅传感解调系统做了详尽的说明,光纤光栅传感系统从ASE宽带光源、光纤光栅传感器以及光纤光栅传感系统三个方面进行了介绍；然后对目前存在的几种通用的解调方法的原理及其优缺点进行了分析,提出了采用扫描激光解调技术和NI公司的LabVIEW虚拟仪器解调技术相结合的方法实现光纤光栅解调系统。利用所设计的光纤Bragg光栅传感解调系统,进行了光纤Bragg光栅的温度和呼吸测试实验以及光纤Bragg光栅传感信号解调实验,并对验结果进行了分析和处理,验证了所提出的将光纤光栅传感解调系统应用于医学领域的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.1.1 课题研究的背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 光纤光栅传感在医学上的应用
• 1.3 光纤光栅传感解调系统在国内外的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.3.3 发展趋势
• 1.4 论文的主要内容
• 1.5 小结
• 第2章 光纤光栅传感基本原理
• 2.1 光纤光栅的理论模型
• 2.1.1 光纤布拉格光栅的温度传感模型
• 2.1.2 光纤布拉格光栅的应变传感模型
• 2.2 光纤布拉格光栅的分类及制作方法
• 2.2.1 光纤光栅的分类
• 2.2.2 光纤光栅的制作方法
• 2.3 光纤布拉格光栅的传感原理
• 2.3.1 应变传感
• 2.3.2 温度传感
• 2.4 交叉敏感问题及其解决方法
• 2.4.1 交叉敏感问题的原理
• 2.4.2 交叉敏感问题的解决方案
• 2.5 光纤布拉格光栅传感技术的特点
• 2.6 小结
• 第3章 光纤光栅的传感解调原理
• 3.1 光纤光栅传感原理
• 3.1.1 宽带光源
• 3.1.2 光纤光栅传感器
• 3.1.3 光纤布拉格光栅传感系统
• 3.2 光纤光栅解调系统
• 3.2.1 通用光纤光栅的解调技术
• 3.2.2 本文的所用的解调方法
• 3.3小结
• 第4章 医用光纤光栅温度和呼吸传感系统及相关实验
• 4.1 光纤布拉格光栅温度传感器的封装和设计
• 4.2 温度补偿传感器的标定实验
• 4.3 光纤光栅温度传感实验
• 4.4 光纤光栅呼吸传感器结构的设计
• 4.5 光纤光栅呼吸传感实验
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢