智能服裝光纖光柵人體心動(dòng)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、智能服裝是電子信息學(xué)科、紡織學(xué)科及其它相關(guān)學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物。它不僅能夠感知人體外部環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)的變化，而且通過(guò)反饋機(jī)制，能實(shí)時(shí)地對(duì)這種變化做出反應(yīng)，具有攜帶方便、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。光纖光柵具有體積小、重量輕、靈敏度高、與紗線兼容、便于構(gòu)建分布式網(wǎng)絡(luò)、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)人體心動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)心血管疾病的早期發(fā)現(xiàn)，從而使患者得到及時(shí)救治，避免死亡。因此，研究具

2、有人體心動(dòng)檢測(cè)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(hù)等方面具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)基于光纖光柵的人體心動(dòng)檢測(cè)智能服裝的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.對(duì)光纖光柵人體心動(dòng)檢測(cè)的理論和方法進(jìn)行了研究，提出了膜盒式結(jié)構(gòu)的光纖光柵心動(dòng)檢測(cè)方法，建立了光纖光柵人體心動(dòng)檢測(cè)的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)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(fù)性，最大響應(yīng)頻率為88.6Hz，3dB帶寬約5

3、4Hz，可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體心動(dòng)的檢測(cè)。
　　 2.對(duì)人體溫度和心動(dòng)同步檢測(cè)的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)理論和方法進(jìn)行了研究，提出了一種基于可調(diào)諧F-P濾波器的分布式動(dòng)、靜態(tài)波長(zhǎng)解調(diào)方法。利用梳狀濾波器實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)計(jì)算的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，提高了靜態(tài)波長(zhǎng)解調(diào)的準(zhǔn)確性;通過(guò)在F-P控制電壓中加入擾動(dòng)信號(hào)，抑制了動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)的漂移，提高了動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)解調(diào)的穩(wěn)定性。
　　 3.設(shè)計(jì)了智能服裝人體溫度和心動(dòng)同步檢測(cè)的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行

4、了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明靜態(tài)波長(zhǎng)檢測(cè)誤差小于5pm，重復(fù)性誤差在5pm以內(nèi);動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)解調(diào)的3dB帶寬約為970Hz;連接光纖光柵心動(dòng)傳感器后，該系統(tǒng)在心動(dòng)信號(hào)主要集中的50～100Hz頻率范圍內(nèi)可檢測(cè)的最小動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)變化為4pm，動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)分辨率約為0.1pm，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體心動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)。
　　 4.提出了一種基于數(shù)字形態(tài)學(xué)的光纖光柵心動(dòng)信號(hào)處理算法。該算法采用小波變換對(duì)心動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去噪，利用直線結(jié)構(gòu)元素和余弦結(jié)構(gòu)元素對(duì)去噪后的心動(dòng)信號(hào)