概念普及:光纤形状传感的综述
光纤形状传感技术是近年来在光纤传感领域又一项新的研究方向,目前除了国外少有的几个产品在商业化应用外,国内暂时没有成熟的产品出现,不过国内的诸多高校和研究机构都在光纤形状传感领域早有涉及。由于受到扫频激光器和特种光纤制备的技术以及飞秒刻栅技术的限制,国内目前多采用波分复用的技术方向在研究,采用波分复用的方法有诸多弊端,如无法解决扭曲、传感器的数量受限导致空间分辨率底等问题。所以,目前TSSC所采用的空分复用的办法是目前较好的解决方案。
技术应用及TSSC产品的商用化
在光纤传感的应用领域中,不用的应用场景往往对传感技术有着千差万别的要求。对于短距离高精度的场合(通常米级),目前所能看到的主要集中于医疗微创介入手术的导管位置追迹,这个时候就要要求整套传感技术的实时数据刷新频率非常高,对导管末端的位置定位精度也在毫米级以下。今天我们来主要聊聊光纤形状传感在医疗领域的典型应用。
光纤形状传感技术的出现和发展依赖于线性连续形状传感器,连续光纤形状传感为多种医疗应用打开了大门。通过利用光纤形状传感的连续性、实时性、免受电磁干扰性、高精度分辨率等特点来帮助导航和定位内窥镜和导管。同时配套的解调仪器可以把生成的数据试试描绘在监视器上直观显示,以显示传感器和导管试试位置和路径。该图像还可以与之前的建模图形结合在一起,实时显示内窥镜路径已最快的速度达到病灶,通过这样的结合,可以显著的减少辐射照射时间。
医疗案例1:光纤形状传感用于肺部活检
医疗案例2:光纤形状传感用于心脏电生理
光纤形状传感技术相较于传统基于电学技术的形状测量方式,无需复杂的布线和连接多个传感器,可以大大减小布设难度,并且能够应用在很多电学传感方式无法使用的场合,光纤的小尺寸使其易于集成到被测对象上,此外光纤传感器不受外部电磁场的影响进一步拓展了其应用场合。在关键技术方面,传感器设计,分布式应变测量方法以及三维重构算法是近年来研究最多的几个方向。光纤形状传感技术走向应用,尤其是和具体测量场景的结合还存在很多问题和挑战,这将是光纤形状传感技术进一步研究与发展的方向。
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