【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感，具体涉及一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置。
技术介绍
1、相比于电子传感器，光纤传感器具有抗电磁干扰能力强、外形可变、结构简单等特点，其无源性是普通电子传感器所不具备的。市面上以电子传感器为核心的设备，当它们被用于磁共振成像(mri)时，容易受到电磁干扰和射频(rf)加热。自1978年光纤光栅问世以来，光纤光栅已被广泛应用于光纤通信领域以及传感领域，光纤光栅的应用推动了光纤传感的高速发展。
2、论文“liu y, deng h, yuan l, arc-discharge-induced off-axis spirallong period fiber gratings and theirsensing characteristics. opt. fibertechnol. 2019, 52.”提出了一种使用电弧放电法制备的离轴长周期光纤光栅，在曲率范围为1.22 m-1- 5.49 m-1内测得的弯曲灵敏度为-6.765 nm/m-1，但其制造过程较为复杂。2021年3月公开的综述论文“chao ma, jian wang, libo yuan, review of helicallong-period fiber gratings, photonics, 2021, 8(6), 193.”比较总结了光纤光栅传感器的研究进展。从该综述论文可以看出，随着对光纤光栅研究的深入和加工技术的发展，光栅制造技术也逐渐成熟，如机械微弯法、腐蚀法、电弧放电法、飞秒激光写入法等一系列实用的光
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，该装置结构简单，利用标准的低成本通信用光纤，制造简便，可高灵敏地进行生命体征传感应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，包括光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤、光电探测器、传感器封装部件和电信号处理终端，所述光源与输入单模光纤连接，所述输入单模光纤和输出单模光纤分别与螺旋长周期光纤光栅干涉仪的两端连接，所述输出单模光纤经光电探测器与电信号处理终端连接；所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪包括依次连接的第一单模光纤、第一多模光纤、螺旋长周期光纤光栅、第二多模光纤和第二单模光纤，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪封装于传感器封装部件内。
3、进一步地，所述光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤以及光电探测器之间采用活动连接器方式或光纤熔接机熔接方式依次连接。
4、进一步地，所述光源采用fp、dfb、vecel或非相干宽带光源。
5、进一步地，所述输入单模光纤、输出单模光纤均为通信单模光纤。
6、进一步地，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪的制作方法为：截取一段纤芯和包层直径为9/125微米的单模通信光纤；采用二氧化碳熔接机制作一个周期为450微米、共n个周期的螺旋长周期光纤光栅，并采用光纤熔接机将螺旋长周期光纤光栅一端与长度为1毫米的第一多模光纤熔接在一起，将螺旋长周期光纤光栅另一端与长度为1毫米的第二多模光纤熔接在一起，最后再接上第一单模光纤和第二单模光纤。
7、进一步地，所述传感器封装部件由上部和下部组成，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪封装于上部与下部之间。
8、进一步地，所述上部的下表面和所述下部的上表面具有凹凸结构，或者在所述上部的下表面和所述下部的上表面设置网纱结构，以增加外界对螺旋长周期光纤光栅干涉仪的扰动。
9、进一步地，生命体征信号通过媒介传输到所述传感器封装部件的上部和下部，并对螺旋长周期光纤光栅干涉仪进行微扰，既使所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪中传输模式的相位发生变化，又使导模与包层模之间的耦合发生变化；在所述输出单模光纤处产生的干涉图案变化以及包层模的损耗变化，通过输出单模光纤到达光电探测器变成电信号幅度的变化。
10、进一步地，所述光电探测器采用半导体光探测器、光电倍增管或热电探测器。
11、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术结构简单，由普通单模光纤和多模通信光纤组成，不仅相干光源可用，非相干光源也可用。本专利技术在长周期光纤光栅的基础上引入了螺旋结构，并加入了级联的单模-多模-单模双干涉结构，进一步提高了干涉仪传感器的灵敏度，不需要用双模、四模、双芯和多芯或小芯等特殊的光纤。本专利技术的螺旋长周期光纤光栅制造过程可以自动化，确保了整个制作平台具有较高的制作精度，降低了制作螺旋光纤光栅的复杂程度，成本低廉的同时也确保了生命体征信号传感的高灵敏度。
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1.一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，包括光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤、光电探测器、传感器封装部件和电信号处理终端，所述光源与输入单模光纤连接，所述输入单模光纤和输出单模光纤分别与螺旋长周期光纤光栅干涉仪的两端连接，所述输出单模光纤经光电探测器与电信号处理终端连接；所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪包括依次连接的第一单模光纤、第一多模光纤、螺旋长周期光纤光栅、第二多模光纤和第二单模光纤，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪封装于传感器封装部件内。
2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤以及光电探测器之间采用活动连接器方式或光纤熔接机熔接方式依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述光源采用FP、DFB、VECEL或非相干宽带光源。
4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述输入单模光纤、
5.根据权利要求4所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪的制作方法为：截取一段纤芯和包层直径为9/125微米的单模通信光纤；采用二氧化碳熔接机制作一个周期为450微米、共n个周期的螺旋长周期光纤光栅，并采用光纤熔接机将螺旋长周期光纤光栅一端与长度为1毫米的第一多模光纤熔接在一起，将螺旋长周期光纤光栅另一端与长度为1毫米的第二多模光纤熔接在一起，最后再接上第一单模光纤和第二单模光纤。
6.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述传感器封装部件由上部和下部组成，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪封装于上部与下部之间。
7.根据权利要求6所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述上部的下表面和所述下部的上表面具有凹凸结构，或者在所述上部的下表面和所述下部的上表面设置网纱结构，以增加外界对螺旋长周期光纤光栅干涉仪的扰动。
8.根据权利要求6所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，生命体征信号通过媒介传输到所述传感器封装部件的上部和下部，并对螺旋长周期光纤光栅干涉仪进行微扰，既使所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪中传输模式的相位发生变化，又使导模与包层模之间的耦合发生变化；在所述输出单模光纤处产生的干涉图案变化以及包层模的损耗变化，通过输出单模光纤到达光电探测器变成电信号幅度的变化。
9.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述光电探测器采用半导体光探测器、光电倍增管或热电探测器。
...【技术特征摘要】
1.一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，包括光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤、光电探测器、传感器封装部件和电信号处理终端，所述光源与输入单模光纤连接，所述输入单模光纤和输出单模光纤分别与螺旋长周期光纤光栅干涉仪的两端连接，所述输出单模光纤经光电探测器与电信号处理终端连接；所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪包括依次连接的第一单模光纤、第一多模光纤、螺旋长周期光纤光栅、第二多模光纤和第二单模光纤，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪封装于传感器封装部件内。
2.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述光源、输入单模光纤、螺旋长周期光纤光栅干涉仪、输出单模光纤以及光电探测器之间采用活动连接器方式或光纤熔接机熔接方式依次连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述光源采用fp、dfb、vecel或非相干宽带光源。
4.根据权利要求1所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述输入单模光纤、输出单模光纤均为通信单模光纤。
5.根据权利要求4所述的一种基于螺旋光纤光栅干涉仪的生命体征信号测量装置，其特征在于，所述螺旋长周期光纤光栅干涉仪的制作方法为：截取一段纤芯和包层直径为9/125微米的单模通信光纤；采用二氧化碳熔接...
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