高灵敏度光纤呼吸传感器

高海拔低干扰

基于柚子型光子晶体光纤与多模光纤级联结构，将腹部运动转化为曲率变化，在低压和温度波动下保持稳定，并首次集成时域Transformer模型实现对呼吸信号的实时预测与高精度重建。

Cao, Zhongwei · 张豪杰 · Chundong, Wei · Cheng, Weiqing · 张治国

Measurement: Journal of the International Measurement Confederation 2026

参数信息

曲率灵敏度

11.2756 dB/m⁻¹

温度串扰系数

0.0152 m⁻¹/°C

低压串扰系数

0.0149 m⁻¹/kPa

皮尔逊相关系数

>0.9

技术优势

高耐受环境干扰

全光纤无涂覆结构不受电磁干扰，温度串扰系数仅 0.0152 m⁻¹/°C，低压串扰系数仅 0.0149 m⁻¹/kPa。

实时高精度重建

首次在光纤呼吸系统中集成 Time-Transformer 深度模型，实现呼吸信号实时预测与高精度重建，相关系数超过 0.9。

制造简单免封装

探头由柚子型光子晶体光纤与多模光纤直接熔接，紧凑无涂覆，可直接接入标准单模光纤光路，无需额外封装。

应用场景

• 高海拔健康监测：用抗低压和温度波动的光纤传感器替代电子传感器，确保高海拔环境下呼吸监测的稳定可靠。
• 可穿戴呼吸监测：无涂覆柔性光纤探头可贴合腹部，实时捕捉呼吸引起的形变，适合集成到可穿戴健康设备中。
• 智能光纤传感：将深度学习模型与光纤传感融合，实现呼吸信号的智能预测与重建，推动光纤传感器走向智能化。
• 极端环境传感：专为高海拔低气压、温度波动等极端条件设计，在恶劣环境中保持测量精度。