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光栅传感器在医学中的应用
- 2019-12-10-

近年来,冰雨对输电线路铁塔的破坏时有发生。为了监测输电塔的倾斜状态,常用的方法是利用GSM塔仪将传感器检测到的倾斜信息发送给管理人员和监控计算机,在计算机中进行数据处理,并根据具体的数据处理结果发出报警信息;另一种方法是将电阻应变计直接粘贴在输电塔结构上,进行直接监测,当采用这两种方法时,受到一些因素的限制,给监测工作带来不利影响。

近几年,光纤传感器的工程应用研究迅速发展。其中,光纤光栅传感器是用光纤布拉格光栅作为敏感元件的功能型光纤传感器,可以直接传感温度和应变以及实现与温度和应变有关的其他许多物理量和化学量的间接测量。通过光纤光栅传感器的应力变化数据可以反映出杆塔的倾斜状态,将这种方法应用在杆塔的倾斜状态监测中会有很大的优势。

使用光纤布拉格光栅这一光纤传感技术来实现输电线杆塔倾斜状态监测时,利用光纤布拉格光栅上应力变化引起的波长位移信息,得到光栅所感应到的应力变化信息,从而对应得到杆塔的倾斜状态信息,实现对杆塔倾斜状态的监测。

光栅传感器在医学中的应用

医学中用的传感器多为电子传感器,它对许多内科手术是不适用的,尤其是在高微波(辐射)频率、超声波场或激光辐射的过高热治疗中。由于电子传感器中的金属导体很容易受电流、电压等电磁场的干扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应,这样会导致错误读数。

近年来,使用高频电流、微波辐射和激光进行热疗以代替外科手术越来越受到医学界的关注,而且传感器的小尺寸在医学应用中是非常重要的,因为小的尺寸对人体组织的伤害较小,而光纤光栅传感器正是目前为止能够做到的最小的传感器。它能够通过最小限度的侵害方式测量人体组织内部的温度、压力、声波场的精确局部信息。

到目前为止,光纤光栅传感系统已经成功地检测了病变组织的温度和超声波场,在30℃~60℃的范围内,获得了分辨率为0.1℃和精确度为±0.2℃的测量结果,而超声场的测量分辨率为10-3atm/Hz1/2,这为研究病变组织提供了有用的信息。

光纤光栅传感器还可用来测量心脏的效率。在这种方法中,医生把嵌有光纤光栅的热稀释导管插入病人心脏的右心房,并注射人一种冷溶液,可测量肺动脉血液的温度,结合脉功率就可知道心脏的血液输出量,这对于心脏监测是非常重要的。