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谈谈光栅式传感器在医学中的应用

发布时间:2021-08-24      点击次数:364
 
  光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线,刻线密度为10~100线/毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅相对于指示光栅移动时,便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动,并直接照射到光电元件上,在它们的输出端得到一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出,直接显示被测的位移量。
  光栅式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。
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