分布式FBG传感器在人体测温中的应用与关键理论

"该文研究了利用分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器对人体温度进行检测的关键技术，研发了智能服装并建立了人体皮肤-空气-服装(传感器)间的热传递数学模型，为FBG传感器在智能服装中的人体温度测量提供了理论支持。此外，文中还提出了Houdas改进模型来确定传感器测量点，并详细介绍了光纤在智能服装中的集成方法。实验证明，FBG传感器所测温度与临床医学腋下温度相当，具有较高的应用价值。" 在光纤布拉格光栅人体测温的研究中，主要关注以下几个核心知识点： 1. **分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感器**：FBG传感器是光纤传感技术的一种，利用光的布拉格反射原理来感知环境变化，如温度、压力等。在人体测温中，FBG传感器能够实现分布式测量，提供连续、精确的温度分布信息。 2. **人体生理学基础理论**：理解人体的热量产生、散发和调节机制是设计有效体温监测系统的基础。人体通过新陈代谢产生热量，同时通过辐射、对流、传导和蒸发等方式与周围环境交换热量，维持体内热平衡。 3. **人体热平衡及空气热传递理论**：人体穿着智能服装时，热传递主要涉及服装与空气间以及人体与服装间的热交换。通过对这些过程的理论分析，可以建立热传递数学模型，预测和控制人体温度变化。 4. **热传递数学模型**：建立了人体皮肤-空气-服装(传感器)三者之间的热传递模型，该模型对于理解智能服装如何有效地监测和调节人体温度至关重要，为传感器的布局和优化提供理论依据。 5. **Houdas改进模型**：针对分布式FBG传感器的测量点选取，提出了Houdas模型的改进版，这有助于提高测量的准确性和效率，确保传感器能够捕捉到最具代表性的体温信息。 6. **智能服装设计与实施**：光纤被巧妙地植入服装中，与服装材料紧密结合，既不妨碍穿着舒适性，又能实现温度的连续监测。这种方法为实现可穿戴、非侵入式的体温监测提供了可能。 7. **实验验证**：实验结果显示，智能服装中FBG传感器测量的体温与模拟数据吻合度高，且与临床医学腋下温度比较，差异无统计学意义，证明了其在实际应用中的可靠性和准确性。 8. **临床应用潜力**：由于FBG传感器在人体测温中的出色表现，这一技术有潜力应用于临床医学，如持续监测患者体温，特别是在需要精准温度监控的重症监护或手术环境中，可提供重要的辅助信息。 光纤布拉格光栅传感器在智能服装中的应用不仅深化了我们对人体热传递机制的理解，也推动了医疗监测领域的创新，为未来智能、精确的体温管理方案提供了新的思路。