[发明专利]一种基于光波模式选择的生命体征监测装置

说明书

本发明提出了一种基于光波模式选择的生命体征监测装置，选用小芯径光纤连接多模光纤和第二单模光纤，由于小芯径光纤的纤芯细，与多模光纤端面的光通过有效面积小，只接收多模光纤中基模能量最集中的中心部分，而忽略掉有高阶模混杂的基模能量，同时，这种极小接触面的焊接点即使在焊接时光纤对芯稍有偏离，高阶模的能量仍然很有限，基本可以忽略，难以耦合进第二单模光纤中，从而消除模间干涉的影响，保证从多模光纤中光波的多种模式中选择其中的基模送入光电转换模块的输入端，实现光波模式选择，此光信号同时受到多模光纤弯曲损耗和模式间耦合变化的强度调制，而消除了模间干涉带来的不稳定因素的影响，提高了系统的稳定性和检测精度。

技术领域

本发明涉及生命体征检测领域，尤其涉及一种基于光波模式选择的生命体征监测装置。

背景技术

随着社会经济技术的发展及人们对生活质量要求的提高，人们对自身健康进行检测的需求不断增大。呼吸率和心率是最基本的人体生命体征，人体的病态体征往往会从异常的呼吸率和心率上反映出来，因此，实现呼吸率和心率的日常实时监测对人体健康评估和疾病预防有着重要意义，长时间的呼吸率和心跳监测可使受监测者的健康状态被实时监测掌握。近年来，非接触式监测系统发展迅速。基于光纤传感原理的传感系统具有灵敏度高、舒适性好、抗电磁干扰的特点，被广泛用于生命体征监测。呼吸会引起人体胸腔的扩张与收缩，导致对传感光纤的挤压，心跳会引发人体全身动脉血管的微振动，这种微小的振动也会产生对传感光纤的挤压。因振动引起的模间干涉和模间耦合变化中，显然，模间干涉变化幅度更大。因此，现有技术多以多模光纤中的模间干涉做振动检测。但基于干涉原理的传感检测受光的偏振态和相位衰落的影响，信号检测不稳定，难以做到长时间实时监测。而采用多模光纤弯曲损耗和模式间耦合原理的传感器多采用单模-多模-单模(SMS)级联结构，理论上可以消除模间干涉带来的不稳定因素的影响，提高系统的稳定性，但是由于普通单模光纤芯径为9μm，与多模熔接时，很难确保两种光纤的中心绝对对准，同时熔接也会导致焊点处折射率的变化，容易使多模光纤中的高阶模能量耦合到单模光纤，单模光纤中接收的信号仍然受模间干涉信号的影响，而模间耦合信号因为只接收了纤芯中心的一部分信号本身就显得相对较弱，此时模间干涉的信号仍起到重要作用，严重影响到基于光波模式耦合原理的传感解调。因此，为解决上述问题，本发明提供一种基于光波模式选择的生命体征监测装置，可以避免多模光纤中的高阶模能量耦合到单模光纤，并解决不同类型光纤之间的焊接点影响光波模式选择的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于光波模式选择的生命体征监测装置，可以避免多模光纤中的高阶模能量耦合到单模光纤，并解决不同类型光纤之间的焊接点影响光波模式选择的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种基于光波模式选择的生命体征监测装置，其包括传感光纤，传感光纤包括顺次连接的第一单模光纤、多模光纤、小芯径光纤和第二单模光纤。

在以上技术方案的基础上，优选的，多模光纤为任意芯径的多模光纤，小芯径光纤为芯径小于9μm的任意类型光纤。

进一步优选的，小芯径光纤为芯径为5μm的任意类型光纤。

在以上技术方案的基础上，优选的，多模光纤和小芯径光纤的分段数包括但不限于2段。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括光源、光电转换模块，以及生命体征信号提取与分析模块；

光源，输出光信号，并传送给第一单模光纤；