[发明专利]一种波分复用光纤心冲击图传感器及其抗干扰方法

说明书

本发明提供了一种波分复用光纤心冲击图传感器及其抗干扰方法，包括MCU微处理器电路、第一光源发生器、第二光源发生器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一波分复用器、第二波分复用器、双端口模式干涉光纤组件及终端；所述双端口模式干涉光纤组件包括第一端口和第二端口；所述MCU微处理器电路连接所述终端。应用本技术方案可实现有效地降低测量过程中各种噪声带来的干扰和误报。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别是一种波分复用光纤心冲击图传感器及其抗干扰方法。

背景技术

光纤心冲击图传感器，可以无感监测人体或动物的生命体征参数(如呼吸率、心率和体动等)，不需要身体皮肤的直接接触即可测量。光纤心冲击图传感器主要有微弯光纤心冲击图传感器，光纤光栅心冲击图传感器，传统光纤干涉仪心冲击图传感器，光纤模式干涉心冲击图传感器等。这些传感器目前面临的主要问题是心冲击图信号消逝和外界干扰的问题。最近发表的论文(Noninvasive Measurement ofHeart Rate and Respiratory Ratefor Perioperative Infants,J.Lightwave Technol.37,2807-2814,2019；Assessment ofHeart Rate and Respiratory Rate for Perioperative Infants Based on ELC Model,IEEE Sensors Journal,vol.21,no.12,pp.13685-13694,June 15,2021；Deep learning-basedballistocardiography

reconstruction algorithm on the optical fiber sensor，Optics ExpressVol.30,No.8，pp13121，11Apr2022.)利用深度学习模型来解决心冲击图信号消逝和外界干扰问题。尽管深度学习方法很好，但是建立的模型需要大量的数据训练。针对不同的人群不同的应用，需要不同人群或应用的数据重新训练模型。中国发明专利申请202010741628.2利用一种凹凸降噪构件的光纤心冲击图传感器，试图利用双通道硬件的方法来解决心冲击图信号消逝和外界干扰问题。该发明需要双光纤回路。

美国专利US 6,498,652 B1提出用光纤干涉仪监测人体呼吸率和心率。缺点是所提出的光纤干涉仪系统不够紧凑，参考臂和传感臂之间需要分开、隔离。基于光纤模式干涉的心冲击图传感器(CN210144637U，CN107854119A，“XuW，et al.，Long modalinterference in multimode fiber and its application in vital signsmonitoring，Optics Communications，2020,474:126100”)，结构简单，参考臂和传感臂之间不需要分开、隔离。但是这些专利和方法从硬件原理方面来看如果不采用复杂的硬件相位补偿方法等都不能解决心冲击图信号消逝的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种波分复用光纤心冲击图传感器及其抗干扰方法，实现有效地降低测量过程中各种噪声带来的干扰和误报。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种波分复用光纤心冲击图传感器，包括MCU微处理器电路、第一光源发生器、第二光源发生器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一波分复用器、第二波分复用器、双端口模式干涉光纤组件及终端；所述双端口模式干涉光纤组件包括第一端口和第二端口；所述MCU微处理器连接所述终端；

所述第一光源发生器的两端分别连接MCU微处理器和第一波分复用器，所述第一光电探测器的两端分别连接MCU微处理器电路和第一波分复用器；所述第二光源发生器的两端分别连接MCU微处理器电路和第二波分复用器，所述第二光电探测器的两端分别连接MCU微处理器和第二波分复用器；所述第一波分复用器的另一端通过第一光纤连接器连接所述第一端口，所述第二波分复用器的另一端通过第二光纤连接器连接所述第二端口。