智能服装中分布式光纤光栅人体温度检测关键技术研究

• 作 者: 徐钒婕
• 机 构: 天津工业大学
• 出 处: 天津工业大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 智能服装 光纤光栅 增敏封装 温度加权模型 生理指标 传感器

智能服装是电子信息学科、材料学科、纺织学科以及其它相关学科结合与交叉的产物。它能够监测人体外部环境或内部状态的变化，实现对人体生理指标的检测，对生理信息进行储存、传递、处理及反馈。体温是人体重要的生理参数之一。温度智能服装能够实时监测人体温度，是目前国内外的研究热点课题。　　
本文针对温度智能服装中分布式光纤光栅人体温度检测的关键问题进行了研究。分析了光纤光栅的折射率分布特性、耦合模理论及传感原理，提出了一种温度智能服装中分布式光纤光栅人体温度检测的方法；针对裸光纤光栅温度灵敏度系数低的问题，分析研究了不同的温度增敏方法，提出了一种新型的高聚物封装方法，通过配比高聚物，改进封装工艺，解决了封装后的光纤光栅啁啾化问题，提高了光纤光栅传感器的温度灵敏度。实验结果表明：在33-42℃温度范围内其温度灵敏度系数为0.0916nm/℃，约为裸光纤光栅的12.58倍，接近于理论值0.102nm/℃，而且光纤光栅传感器的波长变化与温度变化成良好的线性关系；提出了光纤光栅传感器织入服装的方法，通过大小管相结合的织造方式，避免了光纤光栅传感器的损伤，保证了光纤光栅传感器与织物经纬纱运动的协调一致性、光纤光栅传感器测温的线性性以及人体穿着的舒适度。建立了人体温度参数测量的数学模型，利用ANSYS有限元分析方法对该模型进行仿真分析，建立了智能服装人体温度检测的加权模型，提高了人体温度测量精度。　　
本文所研究的温度智能服装具有检测精度高、携带方便、成本低、实时监测等特点，能够早日发现感染性和非感染性疾病，及时救治，避免死亡，在保证人体健康尤其是老年人和儿章的健康等方面具有重要意义。在医疗、军事、体育、航空航天等领域具有广泛应用前景。