智能服装中新型光纤光栅心音传感器信号解调系统的设计

摘要

智能服装是能够感知人体外部环境或内部状态的变化，通过反馈机制实时地对这种变化做出反应的服装。它涉及到电子信息学科、纺织学科和材料等多个学科，是目前研究的热点。心音是人体生理的重要参数之一，具有心音检测功能的智能服装对于心血管等疾病的发现和救治具有十分重要的意义。
　　 本文对具有心音检测功能的智能服装中新型光纤光栅心音传感器信号解调系统进行了研究。在分析了光纤光栅传感原理和比较了各种解调方法优缺点的基础上，提出了一种将可调谐F-P滤波器作为匹配滤波器的智能服装中光纤光栅心音传感器信号动态波长解调方法及系统方案，并设计了其解调系统。设计了系统的光路，包括ASE光源、光隔离器、可调谐F-P滤波器、光耦合器和光电探测器；以DSP芯片TMS320F28335为核心设计了系统的硬件电路，包括光电转换电路、信号调理电路、DSP最小系统电路、串口通信电路、数据存储电路和D/A转换电路；采用C语言编写了系统的软件，包括主程序、动态波长解调子程序、A/D采样子程序、串口通信子程序和D/A转换子程序；通过理论分析确定了光纤光栅波长的动态工作点，提出了一种将可调谐F-P滤波器透射谱的中心波长稳定在动态工作点的方法，并验证了该方法的有效性；搭建了系统的实验平台并进行实验，结果表明该系统能够实现频率为30Hz-200Hz的波长检测，其动态波长检测的分辨率为0.1pm，最小解调的波长变化为4pm，并利用光纤光栅心音传感器对实际心音进行测试，测试结果显示该解调系统能够实现动态波长的解调和心音信号的检测，达到了设计的要求。本文研究的动态波长解调系统具有光路简单，灵敏度和精度高等优点。它能够实现心音信号的检测，为具有心音检测功能的智能服装的研究提供基础，在人体心音智能服装中具有重要应用价值。