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FOT-L光纤温度传感器在生物医学领域的应用及特性研究

医疗诊所和动物实验要求准确而快速的温度测量。特别是在肿瘤热疗中,温度传感器可以实时测量组织温度,同时消除了传统温度计对电磁辐射的干扰。与传统的温度传感器相比,光纤温度传感器具有良好的电绝缘性,因此可以用于生物医学领域。针对现有的医用温度传感器的不足之处,本文基于光纤布拉格光栅(FBG)和长周期光纤光栅的原理,找到了由Gongcai.com-FOT-L-BA从加拿大进口的光纤温度传感器( LPFG)。光纤温度传感器非常适合在极端环境(例如低温,核环境,微波和高强度RF)中测量温度。它们完全不受EMI和RFI的影响。同时,它们体积小,具有用于危险环境的内置安全装置,耐高温,耐腐蚀且具有高精度。最后,对传感特性进行了研究,具体工作如下:1.医用FBG温度传感器的发展及其特性研究采用相位掩膜法将FBG刻在普通石英光纤和包层模抑制(CMS)光纤上。并进行了有关温度和弯曲特性的相关实验研究。实验发现,两根光纤制成的光纤光栅具有相似的温度敏感性,分别为11.5pm /℃和10.6pm /℃,并具有良好的线性,相关系数大于0.99。由CMS纤维制成的FBG对弯曲曲率的敏感性低于由普通纤维制成的FBG,并且更适合于测量人体温度。 2.医用FBG温度传感器的热敏包装及其特性的研究。根据热敏包装的原理,选择热膨胀系数大,温度变化特性稳定的材料来封装FBG温度传感器,以保护FBG。同时,它具有更高的温度敏感性,更好的可重复性,线性和稳定性。首先,将FBG用环氧树脂封装在聚四氟乙烯管中。尽管温度敏化效果很明显,大约是裸FBG的12倍,但其线性却不如裸FBG的线性。为了不破坏裸露的FBG的良好线性,请使FBG在毛细管中处于自由状态,并在毛细管的两端分配胶水以固定光纤光栅。以毛细管玻璃管,毛细管和聚四氟乙烯管为基材,温度敏感系数分别为8.7pm /℃,38pm /℃,23.4pm /℃,中心波长漂移与温度变化呈现良好的线性关系。为了避免胶粘剂对光纤光栅的影响,提出了一种双管无胶包装方法。包装后的温度传感器具有较好的线性度,温度灵敏度系数为18.9pm /℃。实验结果表明,所包装的FBG温度传感器的灵敏度不仅与热膨胀系数有关,而且与包装材料的热导率密切相关。 3. LPFG温度传感器的发展及其传感特性的研究。使用高频CO_2激光脉冲在普通石英光纤中写入LPFG。对LPFG的温度和弯曲特性进行了实验研究。它的温度灵敏度约为75pm/℃,约为裸FBG的7.5倍,并且具有良好的线性度。其透射峰幅度对温度不敏感,但对弯曲曲率敏感。为了使其更适合工程应用,提出了一种填充酒精的包装方法。包装后出现两个明显的共振峰。随着温度的升高,在1508nm处的共振峰发生蓝移,温度灵敏度为56.9pm /℃。随着温度的升高,在1472nm处的共振峰发生红移,其温度灵敏度为531.2pm /℃,是裸LPFG的7倍,是裸FBG的53倍。有效地改善了长周期光纤光栅的温度传感特性,避免了其他外界因素的干扰。 4.封装的光纤光栅温度传感器在微波和超声波环境中进行了测试。将包装好的光纤光栅温度传感器分别放置在微波环境和超声环境中,并测试温度特性。实验表明,所包装的光纤光栅温度传感器不受微波和超声波的干扰,仍然是主流。