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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。
传感器的定义 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为:“传感器是测量系统中的一种前置部件,它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是:“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”,而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的系统”。传感器是传感系统的一个组成部分,它是被测量信号输入的第一道关口。 传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类:有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源。 无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能,传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的。按照其工作原理,它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示。 传感器原理结构 在一段特制的弹性轴上粘贴上专用的测扭应片并组成变桥,即为基础扭矩传感器;在轴上固定着:(1)能源环形变压器的次级线圈,(2)信号环形变压器初级线圈,(3)轴上印刷电路板,电路板上包含整流稳定电源、仪表放大电路、V/F变换电路及信号输出电路。在传感器的外壳上固定着: (1)激磁电路,(2)能源环形变压器的初级线圈(输入),(3) 信号环形变压器次级线圈(输出),(4)信号处理电路 工作过程 向传感器提供±15V电源,激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波,经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源,通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈,得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源,该电源做运算放大器AD822的工作电源;由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源,该电源既作为电桥电源,又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时,应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号,再通过V/F转换器LM131变换成频率信号,通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈,再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号,该信号为TTL电平,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙,加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内,形成有效的屏蔽,因此具有很强的抗干扰能力。 传感器分类 倾角传感器 倾角传感器在军事、航天航空、工业自动化、工程机械、铁路机车、消费电子、海洋船舶等领域得到广泛运用。辉格公司为国内用户提供全球最全面、最专业的产品方案和服务。提供超过500种规格的伺服型、电解质型、电容型、电感型、光纤型等原理的倾角传感器。 加速度传感器(线和角加速度) 分低频高精度力平衡伺服型、低频低成本热对流型和中高频电容式加速度位移传感器。总频响范围从DC至3000Hz。应用领域包括汽车运动控制、汽车测试、家电、游戏产品、办公自动化、GPS、PDA、手机、震动检测、建筑仪器以及实验设备等。 红外温度传感器 广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机等)、医用/家用体温计、办公自动化、便携式非接触红外[url=http://www.cgxk163.com]温度传感器[/url]、工业现场温度测量仪器以及电力自动化等。不仅能提供传感器、模块或完整的测温仪器,还能根据用户需要提供包括光学透镜、ASIC、算法等一揽子解决方案。 想了解更多信息吗,请访问辉格科技网 传感器的应用传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、通信电子产品、消费电子产品和专用设备等。 ① 专用设备 专用设备主要包括医疗、环保、气象等领域应用的专业电子设备。目前医疗领域是传感器销售量巨大、利润可观的新兴市场,该领域要求传感器件向小型化、低成本和高可靠性方向发展。 ② 工业自动化 工业领域应用的传感器,如工艺控制、工业机械以及传统的;各种测量工艺变量(如温度、液位、压力、流量等)的;测量电子特性(电流、电压等)和物理量(运动、速度、负载以及强度)的,以及传统的接近/定位传感器发展迅速。 ③ 通信电子产品 手机产量的大幅增长及手机新功能的不断增加给传感器市场带来机遇与挑战,彩屏手机和摄像手机市场份额不断上升增加了传感器在该领域的应用比例。此外,应用于集团电话和无绳电话的超声波传感器、用于磁存储介质的磁场传感器等都将出现强势增长。 ⑤ 汽车工业 现代高级轿车的电子化控制系统水平的关键就在于采用压力传感器的数量和水平,目前一辆普通家用轿车上大约安装几十到近百只传感器,而豪华轿车上的传感器数量可多达二百余只,种类通常达30余种,多则达百种。
温度传感器的标定和大多数其它传感器的标定一样,最普遍的方法就是将传感器放置在一个可精确测定的、已知温度的环境中一段时间,然后记录检查传感器的输出是否与已知的环境温度一致,并计算出传感器的误差。那么接下来我们具体的看看温度变送器的标定方法吧。 由于自然环境下温度始终是一个缓变的物理量,所以一般情况下对温度传感器的检定是属于静态的,这也能满足绝大部分温度传感器的实际需要。动态的检定极少,能实现温度动态检测的设备也极少。 由于静态温度传感器检定的方法和原理极其简单,所以这类资料或标准反而少见。对温度传感器动态标定一般都是采用激光的方法。改善温度传感器的动态特性最好的方法就是选用反应敏感的感温材料和减少传感器感温部分的质量,降低其热惯性。 温度传感器的标定过程实际上也是确定温度传感器的各参数指标,尤其是精度问题,所以这个过程所用测量设备的精度通常要比待标定传感器的精度高一个数量级,这样通过标定确定购温度传感器性能指标才是可靠的,所确定的精度才是可信的。