本发明专利技术公开了一种足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构和传感系统。光纤传感结构，包括传感光纤和弹性板，在弹性板上制备若干周期性的凹槽作为安装通道，包括较浅的可感知该处的压力的测压光纤通道和较深的使得光纤接近或接触足底但又感受不到压力的测温光纤通道；传感光纤按照S型走位方式。光纤传感系统，包括：探测光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、光纤传感结构、偏振控制器、第三光纤耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡、第四光纤耦合器、延时光纤、第五光纤耦合器、第三光电探测器和信号分析单元。本发明专利技术能够同时测量足底压力和温度分布，准确度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感，特别是涉及一种足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构和传感系统。
技术介绍
1、随着社会经济的发展和人们饮食结构的改变，糖尿病患者数量呈现增加态势。如果糖尿病患者长期血糖控制不佳，极有可能引发心、脑、眼、肾、足等各种并发症。其中糖尿病足病不仅是发病率最高的并发症之一，而且也是最严重的并发症之一。糖尿病足病是指初诊糖尿病或已有糖尿病病史的患者，足部出现感染、溃疡或组织的破坏，通常伴有下肢神经病变和（或）周围动脉病变，发病严重的病人甚至要面临截趾、截肢。
2、足部压力分布和温度分布是糖尿病足发生发展的重要表征之一，通过检测糖尿病足病患足底的压力分布和温度，辅助诊断糖尿病足压力异常点及其分布，并为病患定制减压鞋具设计提供设计依据，对糖尿病足的诊断和防治具有重要意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提出一种基于光时域反射计的足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构及传感系统。
2、一种足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，包括传感光纤和弹性板；传感光纤因为安装位置的不同分为测压光纤和测温光纤；在弹性板上制备若干周期性的凹槽作为安装通道，包括较浅的可感知该处的压力的测压光纤通道和较深的使得光纤接近或接触足底但又感受不到压力的测温光纤通道；传感光纤按照s型走位方式，从弹性板的一侧依次间隔一个凹槽来回铺设于测压光纤通道内；传感光纤铺设至所述弹性板的另一侧末端之后，折返将其依次间隔一个凹槽来回铺设于测温光纤通道内。
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p>3、所述传感光纤包含一段裸纤和一段感温光缆；所述裸纤上一段去除了涂敷层的标准单模光纤；所述感温光缆是一段具有金属保护套的单模光纤光缆。4、所述的足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，所述裸纤施加预压力之后，用胶固定在所述测压光纤通道内；所述感温光缆被胶粘在所述测温光纤通道内。
5、一种采用所述的光纤传感结构的足底压力温度分布同时测量的光纤传感系统，包括：探测光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、光纤传感结构、偏振控制器、第三光纤耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡、第四光纤耦合器、延时光纤、第五光纤耦合器、第三光电探测器和信号分析单元；
6、所述探测光源发出频率在周期性扫描的光通过所述第一光纤耦合器分为两部分，包括传感光和参考光；
7、所述传感光通过所述第二光纤耦合器分为第一传感光和第二传感光；所述第一传感光经过所述光纤环形器进入所述光纤传感结构的传感光纤；所述第二传感光经过所述偏振控制器到达所述第三光纤耦合器的其中一个输入端；所述传感光纤的后向散射信号经过所述光纤环形器返回到达所述第三光纤耦合器的另一个输入端，与所述第二传感光产生传感混频信号；
8、所述传感混频信号经过偏振分束器分为第一偏振传感混频信号和第二偏振传感混频信号；所述第一偏振传感混频信号和所述第二偏振传感混频信号分别由所述第一光电探测器和第二光电探测器进行探测；所述数据采集卡用于采集所述第一光电探测器和第二光电探测器的信号；
9、所述参考光经过所述第四光纤耦合器分为第一参考光和第二参考光；所述第一参考光直接连接到所述第五光纤耦合器的其中一个输入端；所述第二参考光经过所述延时光纤到达所述第五光纤耦合器的其中一个输入端；所述第一参考光和第二参考光在所述第五光纤耦合器的输出端产生参考混频信号；产生的参考混频信号由第三光电探测器转化为可采集的电信号，输入到所述数据采集卡；
10、所述信号分析单元用于分析和处理传感数据，解调出所述弹性板上的压力、温度分布。
11、相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
12、探测光源通过第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、传感光纤、偏振控制器、第三光纤耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡、第四光纤耦合器、延时光纤、第五光纤耦合器、第三光电探测器和信号分析单元实现温度和压力的测量；光纤任一点的瑞利散射光谱的波长漂移量与该点所受的压力和温度正相关；利用ofdr（光频域反射）技术，可以获取传感光纤上沿线各传感点的瑞利散射光谱的变化；探测光源发出频率在周期性扫描的光通过所述第一光纤耦合器分为两部分：传感光和参考光；传感光通过第二光纤耦合器分为第一传感光和第二传感光。
13、传感光纤的后向散射信号经过光纤环形器返回到达所述第三光纤耦合器的另一个输入端，与第二传感光产生传感混频信号；传感混频信号经过偏振分束器分为第一偏振传感混频信号和第二偏振传感混频信号；数据采集卡用于采集第一偏振传感混频信号和第二偏振传感混频信号；参考光经过所述第四光纤耦合器分为第一参考光和第二参考光；第一参考光和第二参考光在所述第五光纤耦合器的输出端产生参考混频信号；所述参考混频信号作为采样时钟信号输入到所述数据采集卡；信号分析单元用于分析和处理传感数据，解调出所述弹性板上的压力、温度分布。当相邻测温光纤段与测压力光纤段比较靠近时，可用测温光纤段测量得到的温度去近似补偿相邻的测压力光纤段的温度，因此得到准确度更高的压力测量值。
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【技术保护点】
1.一种足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，其特征在于，包括传感光纤和弹性板；传感光纤因为安装位置的不同分为测压光纤和测温光纤；在弹性板上制备若干周期性的凹槽作为安装通道，包括较浅的可感知该处的压力的测压光纤通道和较深的使得光纤接近或接触足底但又感受不到压力的测温光纤通道；传感光纤按照S型走位方式，从弹性板的一侧依次间隔一个凹槽来回铺设于测压光纤通道内；传感光纤铺设至所述弹性板的另一侧末端之后，折返将其依次间隔一个凹槽来回铺设于测温光纤通道内。
2.根据权利要求1所述的足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，其特征在于，所述传感光纤包含一段裸纤和一段感温光缆；所述裸纤上一段去除了涂敷层的标准单模光纤；所述感温光缆是一段具有金属保护套的单模光纤光缆。
3.根据权利要求1或2所述的足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，其特征在于，所述裸纤施加预压力之后，用胶固定在所述测压光纤通道内；所述感温光缆被胶粘在所述测温光纤通道内。
4.一种采用根据权利要求1所述的光纤传感结构的足底压力温度分布同时测量的光纤传感系统，其特征在于，包括：探测光源、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、光纤环形器、光纤传感结构、偏振控制器、第三光纤耦合器、偏振分束器、第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集卡、第四光纤耦合器、延时光纤、第五光纤耦合器、第三光电探测器和信号分析单元；
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【技术特征摘要】
1.一种足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，其特征在于，包括传感光纤和弹性板；传感光纤因为安装位置的不同分为测压光纤和测温光纤；在弹性板上制备若干周期性的凹槽作为安装通道，包括较浅的可感知该处的压力的测压光纤通道和较深的使得光纤接近或接触足底但又感受不到压力的测温光纤通道；传感光纤按照s型走位方式，从弹性板的一侧依次间隔一个凹槽来回铺设于测压光纤通道内；传感光纤铺设至所述弹性板的另一侧末端之后，折返将其依次间隔一个凹槽来回铺设于测温光纤通道内。
2.根据权利要求1所述的足底压力温度分布同时测量的光纤传感结构，其特征在于，所述传感光纤包含一段裸纤和一段感温光缆；所述裸纤上一段去除了...
【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，吴胜楠，钱筱坤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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