光纤光栅传感器在矿井生命体征监测中的应用与性能分析

本文主要探讨了"基于光纤传感的矿用生命体征监测系统设计"这一关键领域的研究。针对煤矿安全领域的特殊需求，该设计旨在实时监控井下作业人员在工作和灾害期间的生命体征，如体表温度、心率和呼吸频率。光纤光栅传感器作为核心技术被选中，因为其具有显著的优点：高灵敏度、本质安全、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐灰尘，以及轻便的质量特性，特别适合在恶劣的地下环境中应用。 在实验部分，研究者详细研究了光纤光栅传感器如何精确捕捉这些生理指标的变化。例如，温度变化导致的光纤光栅波长偏移灵敏度达到了每摄氏度7.5皮米（pm），这意味着即使微小的温度变化也能被准确地检测出来。对于心率监测，心脏跳动一次引发的光纤光栅中心波长偏移超过122 pm，这表明光栅能够有效捕捉到人体的动态信号。同样，呼吸频率的变化引起了更大的波长偏移，每次呼吸达1220 pm，显示出系统对呼吸活动的敏感性。 为了实现这一监测系统，研究人员还结合了单片机技术，可能用于数据处理和传输，以及蓝牙通信技术，以实现实时数据的无线传输和远程监控。这使得矿工的生命体征数据能够即时反馈给地面控制中心，提高了紧急情况下的响应速度和救援效率。 整个系统的设计和测试结果显示，基于光纤光栅传感器的矿用生命体征监测系统具有很高的实用性和可靠性，对于保障煤矿工人的人身安全和提高矿山应急响应能力具有重要意义。这一研究成果不仅有助于提升煤矿行业的安全标准，也推动了光传感技术在其他领域，特别是极端环境下的应用发展。