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医学临床及动物实验要求对温度进行精确快速的测量,尤其在肿瘤热疗中,温度传感器在对组织温度进行多点实时测量的同时还要消除传统温度计受电磁辐射干扰的问题。相比于传统温度传感器,光纤温度传感器以其良好的电绝缘性可以很好的应用于生物医疗领域。[img=,301,300]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812140942513236_2945_3332482_3.jpg!w301x300.jpg[/img]本文针对现有医用温度传感器的不足,根据光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅(LPFG)的理论,找到由工采网从加拿大进口的光纤温度传感器 - FOT-L-BA,这是一款非常适合在极端环境下测量温度的光纤温度传感器,这种极端环境包括低温、核环境、微波和高强度的RF等。都是完全不受EMI和RFI影响,同时,它们的尺寸小、针对危险环境内置安全装置、耐高温、耐腐蚀并且具备较高的精度。最后并对其传感特性进行了研究,具体工作如下:1、医用FBG温度传感器的研制及其特性研究 利用相位掩模板法在普通石英光纤和包层模抑制(CMS)光纤上刻制FBG,并进行了温度和弯曲特性的相关实验研究。实验发现,两种光纤刻制的FBG具有相似的温度灵敏度,分别为11.5pm/℃和10.6pm/℃,且具有良好的线性度,相关系数大于0.99。CMS光纤制备的FBG对弯曲曲率的敏感度较普通光纤制备的FBG低,更适用于人体温度的测量。2、医用FBG温度传感器的温敏式封装及其特性研究 根据温敏式封装的原理,选用热膨胀系数大、温变性质稳定的材料对FBG温度传感器进行了封装,在对FBG起到保护作用的同时,使其具有较高的温度灵敏度,较好的重复性、线性度和稳定性。首先用环氧树脂将FBG封装在聚四氟乙烯管中,虽然温度增敏效果明显,约为裸FBG的12倍,但其线性度不如裸FBG。为了不破坏裸FBG良好的线性度,使FBG在毛细套管中处于自由状态,在毛细套管两端点胶用来固定光纤光栅。分别使用毛细玻璃管,毛细钢管,聚四氟乙烯管作为基底材料,其温度灵敏度系数分别为8.7pm/℃,38pm/℃,23.4pm/℃,并且中心波长的漂移量与温度变化呈现良好的线性关系。为了避免粘胶剂对光纤光栅的影响,提出一种双管无胶封装方式,封装后的温度传感器具有更好的线性度,温度灵敏度系数为18.9pm/℃。实验结果表明,封装后的FBG温度传感器的灵敏度不仅与热膨胀系数有关,与封装材料的导热性也有密切的联系。3、LPFG温度传感器的研制及其传感特性的研究 用高频CO_2激光脉冲在普通石英光纤中写入LPFG。实验研究了LPFG的温度及弯曲特性。其温度灵敏度约为75pm/℃,约为裸FBG的7.5倍,并且呈现良好的线性度。其透射峰幅值对温度不敏感,但对弯曲曲率敏感。为了使其更适合于工程中的应用,提出了一种灌装酒精的封装方式。封装后出现两个明显的谐振峰。1508nm处的谐振峰随温度的升高发生蓝移,温度灵敏度为56.9pm/℃。1472nm处的谐振峰随温度的升高发生红移,温度灵敏度为531.2pm/℃,是裸LPFG的7倍,裸FBG的53倍。有效提高了长周期光纤光栅温度传感特性、避免外界其他因素的干扰。4、封装后的光纤光栅温度传感器在微波及超声波环境中测试将封装好的光纤光栅温度传感器分别放入微波环境及超声波环境中,并进行温度特性测试。实验表明,封装后的光纤光栅温度传感器不受微波及超声波的干扰,仍然保持原有的温度灵敏度,并且具有良好的线性度及稳定性。本项目研制的光纤光栅温度传感器分辨率达到0.02℃,并且具有抗微波、超声波、电磁干扰的优点,可以广泛应用于磁流体热疗、核磁共振等有电磁场、微波、超声波干扰的生物医疗领域。
[font=&][size=18px]很多医疗设备都需要用传感器检测缺液、满液现象,最初检测方案一般是采用老式的探针、浮子液位开关开检测液位。不过因为探针会发生电解污染液体、以及机械式的浮球液位开关故障率高的原因,后期通常改为压力传感器、温度传感器等其他传感器配合其他结构配件实现液位检测。[/size][/font][size=18px] [/size][font=&][size=18px] 这一类结构比较复杂,有什么更好的测试液位的方法呢?[/size][/font][size=18px] [/size][size=18px][font=&] 光电式水管水位传感器[/font][font=&]将可以水管卡在检测水管液位的水管水位传感器上,即可检测传感器位置的水管内是否有水。[/font][/size][align=center][img=,605,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112141056270248_2876_4008598_3.gif!w605x375.jpg[/img][/align][align=center][size=18px] [/size][/align][font=&][size=18px] 能点的这款水管水位传感器是非接触式检测的,传感器外置于水管外侧,检测医疗设备上的特殊液体(检测试剂、药水等)时,不会污染液体。且安装方便、应用简单。[/size][/font][size=18px] [/size][font=&][size=18px] 这款水管水位传感器是采用了光电原理,与电容水管水位传感器不一样,光学原理的精度和稳定性更高,且安装更方便。这款水位传感器直接将水管放入传感器内部即可,不会出现脱落等问题,而电容水管水位传感器的检测面常规状态是张开的,检测管道液位时,需要配合1根以上的扎带固定在水管上,否则会有检测面和管道会有间隙,会影响灵敏度。[/size][/font][align=center][img=,605,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/12/202112141056524647_4366_4008598_3.jpg!w605x375.jpg[/img][/align][align=center][size=18px] [/size][/align][size=18px][font=&] 光电水管水位传感器输出信号为数字信号(0和1),有水时候输出高电平,无水时候输出低电平。在设备上设置程序为接收到无水信号(低电平)时,则判断缺液,由此控制水箱自动加液或将信号传输到云端显示在电脑或手机上。[/font][/size][align=right][/align]
[size=18px]许多医疗设备都需要使用传感器来实现检测缺液、满液等情况。一般采用的都是探针或者是浮子水位传感器等检测液位。但是使用探针式容易出现污染液体,而浮球式开关因其是机械式原理卡死的机率更大。光电式管道水位传感器是将水管卡在传感器上面,非接触检测,即可实现检测传感器位置水管内是否有水。[/size][align=center][img=,605,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/02/202202081540077556_1719_4008598_3.gif!w605x375.jpg[/img][/align][size=18px]非接触式光电管道液位传感器采用了光电原理,他与电容式管道液位传感器不一样,光电式的原理稳定性更高,精度更高。光电式管道传感器输出信号为数字信号,无水时疏忽从低电平,有水时输出高电平,在自己的设备上设置程序,接收到无水信号,即低电平时,判断为缺液。[/size]