研究人员发明可穿戴型弹性光纤,可精准测量到人们的每一次呼吸

简介:

即使拉伸500次,这一光纤传感器也可以恢复到原先的长度,可适用于人类身体部分的弯曲。

谈及各种可穿戴设备,其传感器所测量数据的精准度是一个很关键的因素,也是人们极为关注的一个性能。

最近,来自清华大学精密测量技术和仪器国家重点实验室的Changxi Yang团队在《Optica》杂志上发表了一项研究,首次演示了一种有弹性的光纤,能够对人体大范围的运动进行传感。

事实上,光纤传感器早已问世,并已经被应用于建筑物和桥梁的测量。但是,值得注意的是,因为目前的光纤传感器多是由玻璃或是脆性塑料所制成的,如果几度变形,其将会受到损伤,因此其很难被应用于可穿戴设备上,毕竟很多时候,人类的手、脚等部分都是弯曲或是形变的。

为了解决“弯曲”这个问题,Yang和他的学生Jingjing Guo和Mengxuan Niu共同开发了一种由硅制成的纤维,是一种叫做聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 的软聚合物。

研究人员发明可穿戴型弹性光纤,可精准测量到人们的每一次呼吸

在制作过程中,他们将液体硅胶成管状模具加热到 80℃40 分钟,然后使用水压力推动纤维模具的一端制造了纤维。而在测试过程中,即使将PDMS反复拉伸到长度加倍500次,其仍然可以恢复到原来的长度。

之后,研究人员将一种叫做罗丹明B的荧光染料混入硅胶中。当光线穿过纤维时,一些光被染料吸收——纤维拉伸的越多,染料吸收的光就越多。所以简单地用分光镜测量透射光,就能测量出纤维被拉伸或弯曲的程度,从而反映出任何它所贴附的身体部位的运动情况。

Yang表示:“所有的结果表明,光学应变传感器可以用来监测各种人类运动,并可能为人机界面的探索提供一种新的方法。”

在最终的测试过程中,研究人员将这一纤维粘在橡胶手套上,然后穿着者弯曲和伸展手指来监测它。结果显示,哪怕是人们的呼吸或是说话时颈部肌肉的微小运动,该纤维都变现出了相当不错的成绩。


原文发布时间: 2017-10-18 09:00
本文作者: 韩璐
本文来自云栖社区合作伙伴镁客网,了解相关信息可以关注镁客网。
相关文章
|
6月前
|
传感器 安全
一款高温型霍尔效应传感器
一、产品概述 HAL443A单极性霍尔位置传感器是由内部电压稳压器、霍尔电压发生器、差分 放大器、温度补偿单 元、施密特触发器和集 电极开路输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压 信号。它是一种单磁极工作的磁敏电路,适合于矩形或者柱形磁体下工作。工作温度范围为-40 ℃ ~150 ℃,电源电压工作范围为 3.8V~30V ,负载电流能力最高可达到 50mA,封装形式为 SIP3L(TO-92UA)。 二、产品特点 电源电压范围宽,输出电流大。 开关速度快,无瞬间抖动。 工作频率宽(0~100KHz)。 寿命长、体积小、安装方便。 能直接和逻辑电路接
|
1月前
|
传感器
|
3月前
|
机器学习/深度学习 边缘计算 监控
深度学习之高压线路巡线
深度学习的高压线路巡线是一项通过无人机、机器人或固定摄像头等设备采集图像和视频数据,并利用深度学习技术自动检测和分析高压线路状态的技术。这项技术旨在提高巡检效率、降低人工成本和提升电力系统的安全性。
40 1
|
6月前
|
传感器 数据采集
光学雨量计技术的优势与应用范围
光学雨量计技术的优势与应用范围
光学雨量计技术的优势与应用范围
|
传感器 调度 量子技术
室温超导是什么?有哪些应用场景?
@[TOC](目录) 室温超导是指在室温下(即约 20°C 至 30°C)实现超导现象的材料。超导是指某些材料在低温下电阻为零的物理现象,室温超导材料是超导材料的一种。室温超导现象的发现和研究是超导领域的一个重要方向,因为它具有在常温下应用的潜力,可以为多个领域带来革命性的变革。 # 一、应用场景: 1. 电网基础设施:室温超导材料可以用于制造高效的电力输送线路和变压器,从而降低电能损耗和能源浪费。超导材料在高温下的性能不稳定,目前主要用于低温环境,但随着室温超导材料的研究进展,这一限制将得到解决。 2. 高精尖物理科研设备:室温超导材料可以用于制造高精度的磁体和传感器,例如用于测量地球磁场的
212 0
一种改善调制宽带变换器的有意混叠方法(Matlab代码实现)
一种改善调制宽带变换器的有意混叠方法(Matlab代码实现)
|
安全 物联网
天基无线电和光通信的可能性和局限性
近60年来,与航天器的通信一直是通过无线电波进行的。随着科技和航空工业的发展,新的通信方法,如激光,正在被使用。
481 0
天基无线电和光通信的可能性和局限性