麻花形塑料光纤呼吸传感器及其制备方法技术

麻花形塑料光纤呼吸传感器及其制备方法，涉及一种光纤呼吸传感器及其制备方法。麻花形塑料光纤呼吸传感器包括一根宏弯曲为上、下两层的塑料光纤和弹性织物；塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；宏弯曲的塑料光纤固定在弹性织物上。上述传感器的制备方法：一、将塑料光纤端口研磨抛光；二、将塑料光纤宏弯曲为上、下两层，塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；三、将宏弯曲的塑料光纤固定在自然状态的弹性织物上。然状态的弹性织物上。然状态的弹性织物上。

【技术实现步骤摘要】
麻花形塑料光纤呼吸传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种光纤呼吸传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的呼吸测量方式通常采用电学传感器检测人体呼出气流的温度、湿度和二氧化碳浓度等参数。然而，电子传感器通常对电磁干扰敏感，这抑制了其在磁共振成像(MRI)中的应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有呼吸测量方法中所采用的电子传感器对电磁干扰敏感这一缺陷，本专利技术提供了一种麻花形塑料光纤呼吸传感器及其制备方法。
[0004]麻花形塑料光纤呼吸传感器包括一根宏弯曲为上、下两层的塑料光纤和弹性织物；塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；宏弯曲的塑料光纤固定在弹性织物上。
[0005]上述麻花形塑料光纤呼吸传感器的制备方法如下：
[0006]一、将塑料光纤端口研磨抛光；
[0007]二、将塑料光纤宏弯曲为上、下两层，塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；
[0008]三、将宏弯曲的塑料光纤固定在自然状态的弹性织物上，即得到麻花形塑料光纤呼吸传感器。
[0009]光纤呼吸检测装置包括激光器、光电探测器、采集卡和计算机，还包括上述麻花形塑料光纤呼吸传感器；
[0010]激光器的输出连接麻花形塑料光纤呼吸传感器的输入端口，麻花形塑料光纤呼吸传感器的输出端口连接光电探测器的输入端口，光电探测器的输出端口连接采集卡的采集端口，数据采集卡的输出接入计算机。
[0011]光纤传感检测技术与传统的传感技术相比，具有抗电磁场、耐腐蚀、稳定性好、价格低廉、鲁棒性好等诸多优点。本专利技术采用塑料光纤，与石英光纤相比塑料光纤具有(1)直径大，耦合效率高；(2)易连接(光纤与光纤、光纤与光源、光纤与接收器等)，而且接口的价格低廉；(3)制造成本低，是极为廉价的工业原料；(4)对振动不敏感，更适用于弯曲扭曲的场合等优势。
[0012]本专利技术麻花形塑料光纤呼吸传感器的制备方法简单，所用材料简单，便于生产。
[0013]本专利技术麻花形塑料光纤呼吸传感器利用微弯效应，利用人体呼吸产生的身体幅度使贴附在腹部的麻花形塑料光纤呼吸传感器发生微应变，造成部分光泄漏。人体周期性的呼吸运动使光纤内传输的光产生周期性的光损耗，通过对光纤中传输光的强度解调，便可
检测出人体的呼吸频率。实验证实本专利技术麻花形塑料光纤呼吸传感器的重复性和可靠性优异。
附图说明
[0014]图1是实施例1中塑料光纤端面抛光前电子显微镜图；
[0015]图2是实施例1中塑料光纤端面抛光后电子显微镜图；
[0016]图3是麻花形塑料光纤呼吸传感器中塑料光纤宏弯曲结构示意图；
[0017]图4是麻花形塑料光纤呼吸传感器中带有陶瓷管的塑料光纤宏弯曲结构示意图；
[0018]图5是实施例2人体呼吸测试中光纤呼吸检测装置的结构示意图；
[0019]图6是实施例2按压标定实验中矩形缠绕式传感器上塑料光纤盘绕路径图；
[0020]图7是实施例2人体呼吸测试中测量到的呼吸信号；
[0021]图8是实施例2人体呼吸测试中呼吸测试信号经傅里叶变换得到的频谱图；
[0022]图9是实施例2中不同光纤直径的塑料光纤弯曲半径与传输损耗的关系图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]具体实施方式一：本实施方式麻花形塑料光纤呼吸传感器包括一根宏弯曲为上、下两层的塑料光纤和弹性织物；塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；宏弯曲的塑料光纤固定在弹性织物上。
[0026]本实施方式中陶瓷管的外径约为圆形半径，且陶瓷管内径只允许2根塑料光纤通过。
[0027]本实施方式中陶瓷管将上、下两层的塑料光纤固定在一起，还使微弯形变转换成直角形变，增大光损耗，提高麻花形塑料光纤呼吸传感器的灵敏度。
[0028]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：宏弯曲塑料光纤用线缝制固定在弹性织物上，但宏弯曲塑料光纤S形波峰和波谷处1/6的圆弧不进行固定。其他步骤及参数均与具体实施方式一相同。
[0029]宏弯曲塑料光纤S形波峰和波谷处1/6的圆弧不进行固定，目的是放大人体呼吸引起的身体幅度对麻花形塑料光纤呼吸传感器的影响。
[0030]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点在于：N为正整数，且N≤15；所述圆形的半径R为5～20mm。其他步骤及参数均与具体实施方式一或二相同。
[0031]在保证信噪比≥1的情况下，通过对比麻花形塑料光纤呼吸传感器拉伸前后光损耗量，以最大光损耗量状态下的圆形数量N和圆形半径R为准。
[0032]具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点在于：陶瓷管
的外径为圆形半径R。其他步骤及参数均与具体实施方式一至三之一相同。
[0033]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点在于：弹性织物为弹性绷带。其他步骤及参数均与具体实施方式一至四之一相同。
[0034]具体实施方式六：本实施方式光纤呼吸检测装置，包括激光器、光电探测器、采集卡和计算机，还包括具体实施方式一至五之一所述麻花形塑料光纤呼吸传感器；
[0035]激光器的输出连接麻花形塑料光纤呼吸传感器的输入端口，麻花形塑料光纤呼吸传感器的输出端口连接光电探测器的输入端口，光电探测器的输出端口连接采集卡的采集端口，数据采集卡的输出接入计算机。
[0036]具体实施方式七：本实施方式麻花形塑料光纤呼吸传感器的制备方法：
[0037]一、将塑料光纤端口研磨抛光；
[0038]二、将塑料光纤宏弯曲为上、下两层，塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；
[0039]三、将宏弯曲的塑料光纤固定在自然状态的弹性织物上，即得到麻花形塑料光纤呼吸传感器。
[0040]塑料光纤端口研磨抛光能够减少端口不平导致的光损耗。
[0041]本实施方式中陶瓷管的外径为所述圆形半径R，且陶瓷管内径只允许2根塑料光纤通过。
[0042]本实施方式将陶瓷管固定在上、下两层塑料光纤的交叉点上，塑料光纤穿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于麻花形塑料光纤呼吸传感器包括一根宏弯曲为上、下两层的塑料光纤和弹性织物；塑料光纤上、下两层均为水平S波浪形，且上、下两层的S形相反，上、下两层重叠形成N个圆形，并且用陶瓷管套住上、下两层塑料光纤的交叉点；宏弯曲的塑料光纤固定在弹性织物上。2.根据权利要求1所述的麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于宏弯曲塑料光纤用线缝制固定在弹性织物上，但宏弯曲塑料光纤S形波峰和波谷处1/6的圆弧不进行固定。3.根据权利要求1所述的麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于N为正整数。4.根据权利要求3所述的麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于N≤15。5.根据权利要求1、2、3或4所述的麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于所述圆形的半径R为5～20mm。6.根据权利要求1所述的麻花形塑料光纤呼吸传感器，其特征在于弹性织物为弹性绷带。7.光纤呼吸检测装置，包括激光器、光电探测器、采集卡和计算机，其特征在于该光纤呼吸检测装置还包括权利要求1所述麻花...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉玲苓，李唱，宋小康，石丽慧，马云鹏，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：