生命体征光纤传感器系统及方法
2019-11-22

生命体征光纤传感器系统及方法

本发明公开了种基于光强度的微弯曲光纤传感器,配置成能获得清晰、稳定、可靠的生命体征信号。本发明还公开了监控生命体征的相关系统和方法。各种实施例的传感器包括多模光纤、LED光源、LED驱动器、接收器以及单层变形结构。各种实施例中,选择传感器的光纤和单层变形结构是满足获得成功监控生命体征需要的可靠性和灵敏度水平所必要的具体参数。在些实施例中,光纤和单层变形结构之间存在特定的尺寸关系。在些实施例中,传感器配置成能获取心冲击波形。

其中Dfiber是光纤直径。

—些实施例中的光纤布置在所述平面内,以利于光纤的弯曲直径大于1.5cm。在一些实施例中,光纤最少10米长。

图4A揭示根据本发明教导的基于强度的光纤传感器的一种实施例的剖视示意图。

其中Dfiber是光纤直径。

在双变形结构中,光纤250,夹入一对变形结构网格层202、204之间,被限制在具有周期Ad的固定模式内弯曲。变形结构200,响应适当的环境变化(environmentchange)ΔE,向光纤250施加力AF,使光纤产生变形量ΔΧ。通过弯曲光纤传播的光的传输系数的变量AT则为:

光纤可用作传感器来测量应变(strain)、温度、压力(pressure)和其他数量,是通过改变光纤从而使得待测数量调制通过光纤的光强度、相位、偏振、波长或通过时间。光纤传感器有四种类型:基于强度的光纤传感器(intensity-basedfiberopticsensors)、光谱光纤传感器(spectrallybasedfiber-opticsensors)、干涉型光纤传感器(interferometricfiber-opticsensors)、以及多路复用分布式光纤传感器(multiplexedanddistributedopticalfibersensors)。这些类型传感器中的两种:干涉型光纤传感器和基于强度的光纤传感器在检测生命体征方面已初见成效且在现有技术中已为这种目的而进行过试验。

术语“大约”或者“近似”当用于数字的限定或者范围(例如,定义长度或者压力)之前,表示的近似可能是(+)或者(_)5%、1%或者0.1%的范围变化。此处提供的所有数值范围包含已定义的起始数字。“实质”一词表示主要(即大于50%)或者实质上为全部的设备、物质或组成。