智能服裝光纖光柵人體心動檢測關鍵技術的研究.pdf

1、智能服裝是電子信息學科、紡織學科及其它相關學科相結合的產物。它不僅能夠感知人體外部環(huán)境或內部狀態(tài)的變化，而且通過反饋機制，能實時地對這種變化做出反應，具有攜帶方便、實時監(jiān)測等優(yōu)點。光纖光柵具有體積小、重量輕、靈敏度高、與紗線兼容、便于構建分布式網絡、抗電磁干擾等優(yōu)點，是智能服裝中理想的傳感器。心血管疾病已成為威脅人類生命的第二殺手，對人體心動信號進行實時監(jiān)測，能夠實現對心血管疾病的早期發(fā)現，從而使患者得到及時救治，避免死亡。因此，研究具

2、有人體心動檢測功能的光纖光柵智能服裝具有重要的理論意義，在臨床醫(yī)療、健康監(jiān)護等方面具有很高的應用價值。本文對基于光纖光柵的人體心動檢測智能服裝的關鍵技術進行了研究，主要研究內容如下:
　　 1.對光纖光柵人體心動檢測的理論和方法進行了研究，提出了膜盒式結構的光纖光柵心動檢測方法，建立了光纖光柵人體心動檢測的數學模型。設計并制作出光纖光柵心音傳感器，該傳感器具有較好的線性輸出特性和重復性，最大響應頻率為88.6Hz，3dB帶寬約5

3、4Hz，可實現對人體心動的檢測。
　　 2.對人體溫度和心動同步檢測的光纖光柵波長解調理論和方法進行了研究，提出了一種基于可調諧F-P濾波器的分布式動、靜態(tài)波長解調方法。利用梳狀濾波器實現波長計算的實時校準，提高了靜態(tài)波長解調的準確性;通過在F-P控制電壓中加入擾動信號，抑制了動態(tài)工作點的漂移，提高了動態(tài)波長解調的穩(wěn)定性。
　　 3.設計了智能服裝人體溫度和心動同步檢測的光纖光柵波長解調系統(tǒng)，搭建了實驗平臺，對該系統(tǒng)進行

4、了實驗研究。結果表明靜態(tài)波長檢測誤差小于5pm，重復性誤差在5pm以內;動態(tài)波長解調的3dB帶寬約為970Hz;連接光纖光柵心動傳感器后，該系統(tǒng)在心動信號主要集中的50～100Hz頻率范圍內可檢測的最小動態(tài)波長變化為4pm，動態(tài)波長分辨率約為0.1pm，實現了對人體心動信號的檢測。
　　 4.提出了一種基于數字形態(tài)學的光纖光柵心動信號處理算法。該算法采用小波變換對心動信號進行去噪，利用直線結構元素和余弦結構元素對去噪后的心動信號