文档介绍:光纤传感器的其他应用
光纤传感器的其他应用 光纤传感器在医学上的应用目前,比较典型的光纤医用传感器有如下几种: 光纤血流计、光纤 pH 值传感器、光纤体压计、光纤体温计、光纤氧饱和度传感器等。 0>. 光纤血流计光纤血流计的工作原理是应用多普勒频移原理,: 光纤血流计及其探头工作原理. 光纤血流计氦―氖激光器的线偏振光由分束器分成两束,一束由透镜耦合进心径约150 的光纤,光纤的另一端插入注射针头内,注射器以角度插进血管内。激光经光纤到达血液中,被直径约为7 nm 的流动着的红血球散射后,再次返回,光纤的光信号产生的多普勒频移由下式给出: () . 光纤血流计式中,υ为血流速度;n为血液的折射率,; φ为光纤轴线与血管轴线间的夹角;λ为激光波长。分束器的另一束光用做参考光,将驱动频率f1=40 MHz的布拉格盒移频器,置于参考光路中,用以区别血流方向。移频后的参考光信号频率为 f0-f1(f0是光源的频率)。将新的参考光信号与多普勒频移信号( f0+Δf )进行混频,就得到要探测的光信号。这种方法称为光学外差法。. 光纤血流计以雪崩光电二极管探测混频光信号,变换成光电流送进频谱分析仪,可以得到血流速度的多普勒频移谱,。 多普勒频移谱. 光纤血流计图中的符号由血流方向确定,根据式() 当0°<φ<90°时,Δf为正,即出现右移频率; 当90°< φ<180°时,Δf为负,则出现左移频率。频率表示最大频移fcut(或截止频率)。在实际的血流测量中,所观察到的多普勒信号为宽频信号,。. 光纤血流计由于光纤探头要探入血管,因此注射器的针头形状就很重要,因为它将直接影响血流速度谱。这种注射器具有特制的托座,. 光纤探头与托座. 。 实验测得的多普勒频谱图. 光纤血流计 A, B, C 分别为光纤顶端接近血流表面、在血流中和在血流中接近转盘底表面三种情况的频谱。在频谱的 40 MHz 处产生一个尖峰,此尖峰与速度 0 相对应。在情况 A 中,因为血流没有受到干扰,多普勒信号显示为相当窄的频率分布;在情况 B 中,频谱很宽,从 40 MHz 到较高的频率,最后降到散粒噪声水平。多普勒变化信号的展宽是由光纤插入血管中所引起的干扰造成的。. 光纤血流计在情况 B 中,频率变化Δf 与情况 A 中频率Δf 乘以 相一致,而 恰好为血液的折射率。所以,情况 A 和情况 B 的变化是分别发生在空气中和血液中的多普勒效应的结果。情况 C 中,在 fcut 附近出现一个小的低尖峰,这是血液中转盘射的多普勒信号的影响。整个实验表明,可以用fcut 正确表示血流速度。. 光纤血流计光纤多普勒速度计还有很多别的设计方式,主要是选取参考信号的方法不同。。 非插入式光纤多普勒血流计. 光纤 pH 值传感器光纤 pH 值传感器是生物化学传感器,它的特点是利用光纤末端安置的敏感元件感受信息,以测定人体或生物体内的生物化学量。光纤 pH 值传感器是以染料指示剂为基础进行工作的,它的敏感部分使用