CN113476020A - 一种基于f-p的无源脉搏测量装置 - Google Patents

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王力
刘朝辉
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Abstract

本发明公开了一种基于F‑P的无源脉搏测量装置，包括光纤脉搏传感器、光纤传感器解调仪和计算机；光纤脉搏传感器包括透明套管，透明套管腔内一端设有固定片、另一端设有压电蜂鸣片，固定片上定有陶瓷插针，陶瓷插针靠近外侧一端插接光纤；压电蜂鸣片上通过导线电性连接有充气腕带，充气腕带内置有柔性压电材料，导线连接在柔性压电材料上。本发明使用了陶瓷插针，把光纤插入陶瓷插针可以更方便的实现光纤端面和压电陶瓷片端面的对准，保证了光信号的传输。充气腕带内置柔性压电材料的结构能有效的感知脉搏的振动。本发明还具有体积小、精度高、稳定性好、制作简单的优点，可广泛应用于医学测量和科研领域。

Description

一种基于F-P的无源脉搏测量装置
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于F-P的无源脉搏测量装置。
背景技术
脉搏波是由心脏跳动产生的一种压力波。脉搏波的传播是伴随着血液的流动向前传播的，在传播过程中将会受到血液流经的动脉及器官的作用,比如血管的阻力、血管壁弹性、血液粘稠度等的影响。因此经过身体的器官与组织后输出的脉搏波波形将会携带生理及病理信息，是健康监护中重要的生理指标。
脉诊是指通过手指触按人体挽动脉处的血管，来感受脉搏搏动的变化，从而达到了解人体健康状况的一种诊断方法。目前在进行脉搏检测时，大多使用听诊器、人工把脉或者用电子血压脉搏仪等方式来检测脉搏，但这些方法存在费时费力、测量精度低、操作繁琐等问题。而压电传感测量到的信号实质上是血管上的压力信号，与中医搭脉时手指上所感觉到的波形更加一致。为此将压电材料和光纤F-P传感器结合具有体积小、抗干扰性强、无源、灵敏度高等优点，在生物医学检测领域有着极大的应用潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于F-P的无源脉搏测量装置，能准确有效的测量人体脉搏信号；具有测量精度高、结构简单、响应速度快、体积小等优点。
本发明所采用的技术方案是：一种基于F-P的无源脉搏测量装置，包括光纤脉搏传感器、光纤传感器解调仪和计算机，光纤脉搏传感器通过光纤与光纤传感器解调仪上的光学通道相连；光纤传感器解调仪的通信接口端与计算机连接；
光纤脉搏传感器包括透明套管，透明套管腔内一端设有固定片、另一端设有压电蜂鸣片，固定片中心位置固定有陶瓷插针，陶瓷插针靠近外侧一端插接光纤；压电蜂鸣片上通过导线电性连接有充气腕带，充气腕带内置有柔性压电材料，导线连接在柔性压电材料上。
本发明的特点还在于，
光纤为/单模光纤其接口类型为FC/APC
陶瓷插针接口类型为FC/PC；
陶瓷插针和压电蜂鸣片端面之间的距离为0.5mm～0.6mm。
透明套管腔体内的陶瓷插针端面和压电蜂鸣片端面构成以空气为介质的法珀腔；透明套管的内径是22mm，外径是25mm，长度为30mm。
压电蜂鸣片靠近固定片的一端进行光学处理，形成一个高反射面。
本发明的有益效果是：本发明使用柔性和硬性两种压电材料进行传感，分别利用了压电材料的正压电效应和逆压电效应，通过柔性压电材料能更准确的测量并将信号反馈给硬性压电材料进行传感。
本发明装置中使用了陶瓷插针，把光纤插入陶瓷插针可以更方便的实现光纤端面和压电陶瓷片端面的对准，更好的保证了光信号的传输。
本发明使用充气腕带内置柔性压电材料的结构能有效的感知脉搏的振动。
本发明装置具有体积小、无源、制作简单、精度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点，可广泛应用于医学测量和科研领域。
附图说明
图1是光纤脉搏传感器结构示意图
图2是充气腕带内置柔性压电材料的结构示意图
图3是本发明的系统结构示意图
图中：1.光纤、2.陶瓷插针、3.压电蜂鸣片、4.透明套管、5.固定片、6.充气腕带、7.柔性压电材料、8.光纤脉搏传感器、9.光纤传感器解调仪、10.计算机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
一种基于F-P的无源脉搏测量装置结构参见图1，包括光纤脉搏传感器8、光纤传感器解调仪9和计算机10，光纤脉搏传感器8通过光纤1与光纤传感器解调仪9上的光学通道相连；光纤传感器解调仪9的通信接口端与计算机10连接；
光纤脉搏传感器8包括透明套管4，透明套管4腔内一端设有固定片5、另一端设有压电蜂鸣片3，固定片5中心位置固定有陶瓷插针2，陶瓷插针2靠近外侧一端插接光纤1；压电蜂鸣片3上通过导线电性连接有充气腕带6，充气腕带6内置有柔性压电材料7，导线连接在柔性压电材料7上。
光纤1为8/125单模光纤其接口类型为FC/APC。
陶瓷插针2接口类型为FC/PC；
陶瓷插针2和压电蜂鸣片3端面之间的距离为0.5mm～0.6mm。
透明套管4腔体内的陶瓷插针端面和压电蜂鸣片端面构成以空气为介质的法珀腔；透明套管4的内径是22mm，外径是25mm，长度为30mm。
压电蜂鸣片3靠近固定片5的一端进行光学处理，形成一个高反射面。
一种光纤脉搏传感器的制作方法，包括有以下步骤：
步骤1，将光纤尾端的纤芯插入陶瓷插针中，然后用环氧树脂胶将两者粘接固定；
步骤2，把固定片处理成和透明套管内径相同的圆，用电钻在处理好的固定片中心打孔(孔径和陶瓷插针规格相同)，将陶瓷插针固定在钻好孔的固定片上并将两者固定粘接；
步骤3，把压电蜂鸣片和固定片固定在圆形套筒内，微调陶瓷插针和压电蜂鸣片端面之间的距离，在腔长为0.5mm～0.6mm之间取干涉信号最佳的腔长，最后用胶进行粘接固定；
步骤4，在充气腕带内侧粘接柔性压电材料并从柔性压电材料引出电极；
步骤5，将压电陶瓷片上两电极与充气腕带内柔性压电材料的电极连接。
将光纤的尾端连接陶瓷插针，连接之前要保证光纤纤芯端面平整光滑；在透明套管腔体一端固定好压电蜂鸣片，另一端放入固定有陶瓷插针的固定片；传感器光纤连接光纤传感器解调仪，可获取光纤端面反射光和压电陶蜂鸣片反射光产生的干涉的信号；微调固定片和压电蜂鸣片之间的距离，使得干涉信号波形最佳，固定两端面即完成传感器的制作。
参见图2，是本发明充气腕带内置柔性压电材料的结构示意图，在充气腕带内平整的粘接柔性压电材料，当充气腕带充气饱和与手腕贴合时，柔性压电材料会更有效的感知人体脉搏的振动信号。
参见图3，是本发明的系统结构示意图，包括光纤脉搏传感器8、光纤传感器解调仪9、计算机10，光纤脉搏传感器8通过光纤与光纤传感器解调仪9上的光学通道相连；光纤传感器解调仪9的通信接口端与计算机10连接。当手臂佩戴上充气腕带时，给手环充一定气压保腕带的贴合度；人体脉搏信号会被柔性压电材料7感知，柔性压电材料通过正压电效用将脉搏振动信号转化为电信号经线路传输给传感器内的压电蜂鸣片3，压电蜂鸣片3受到电信号会因其逆压电效应产生形变；进一步导致光学端面和压电蜂鸣片之间的腔距发生变化，进而导致光的强度和干涉相位发生变化；光信号经光纤传感器解调仪的光电转换模块将变化的光信号转换为电信号，经计算机进行数据采集实现了对人体脉搏的测量。

Claims (6)

1.一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，包括光纤脉搏传感器(8)、光纤传感器解调仪(9)和计算机(10)，所述光纤脉搏传感器(8)通过光纤(1)与光纤传感器解调仪(9)上的光学通道相连；所述光纤传感器解调仪(9)的通信接口端与计算机(10)连接；
所述光纤脉搏传感器(8)包括透明套管(4)，所述透明套管(4)腔内一端设有固定片(5)、另一端设有压电蜂鸣片(3)，所述固定片(5)中心位置固定有陶瓷插针(2)，所述陶瓷插针(2)靠近外侧一端插接光纤(1)；所述压电蜂鸣片(3)上通过导线电性连接有充气腕带(6)，所述充气腕带(6)内置有柔性压电材料(7)，所述导线连接在柔性压电材料(7)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，所述光纤(1)为8/125单模光纤其接口类型为FC/APC。
3.根据权利要求1所述的一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，所述陶瓷插针(2)接口类型为FC/PC。
4.根据权利要求1所述的一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，所述陶瓷插针(2)和压电蜂鸣片(3)端面之间的距离为0.5mm～0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，所述透明套管(4)腔体内的陶瓷插针端面和压电蜂鸣片端面构成以空气为介质的法珀腔；所述透明套管(4)的内径是22mm，外径是25mm，长度为30mm。
6.根据权利要求2所述的一种基于F-P的无源脉搏测量装置，其特征在于，所述压电蜂鸣片(3)靠近固定片(5)的一端进行光学处理，形成一个高反射面。
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