30 Дек

ДАТЧИК ДЛЯ ЭКСПРЕСС КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВОДИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННЫХ РЕШЕТОК БРЭГГА




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

Каждый человек должен спать не менее 5-8 часов в сутки. Несоблюдение этого правила приводит к засыпание за рулем. Согласно статистике дорожно-транспортных происшествий, количество аварий где причиной послужила усталость водителей, составляет примерно 25% всех серьезных аварий. Наибольший риск засыпания наблюдается в дальних поездках, особенно в темное время суток и при монотонных дорожных условиях. Практика показывает, что через четыре часа непрерывного вождения реакция водителя снижается в два раза, через восемь часов – в шесть раз.

Наиболее простым и в тоже время действенным методом профилактики аварийных ситуаций является постоянный мониторинг сердцебиения водителя. Это позволяет отслеживать самочувствия водителя в течении всего времени управление им транспортным средством и при необходимости незамедлительно принять меры по предотвращению аварийной ситуации.

Один из методов такого мониторинга – использование датчиков укрепленных на теле водителя. Снимаемая с датчиков информация обрабатывается по заданному алгоритму и на основании этой информации принимается то или иное решение о состоянии организма водителя.

Известна схема для получения данной информации основанная на применении датчиков выполненных на волоконных решеток Брэгга. Однако применение данного метода не получило пока распространения ввиду того, что системы считывающие информацию с таких датчиков весьма дороги и сложны в эксплуатации. Для решения этой проблемы мной предлагается схема, в которой, на мой взгляд, отсутствуют данные недостатки.

Рис. 1 Схема датчика для контроля сердцебиения и дыхательной активности.

Схема работает следующим образом – излучение от широкополосного оптического источника через циркулятор 1 поступает на решетку Брэгга (ВРБ1) являющуюся датчиков регистрирующим внешнее воздействие. Далее отраженное от решетки излучение через циркулятор 1 и циркулятор 2 поступает на вторую решетку Брэгга (ВРБ2), которая выступает в качестве частотного детектора оптического излучения. В результате уровень оптического излучения, поступающего на фотодетектор, зависит от величины сдвига центральной частоты отражения решётки Брега выступающей в роли датчика. Таким образом представленное на рис. 6 устройство позволяет отслеживать изменения сдвига частоты отражения решетки, вызванные деформацией ее под воздействием сердцебиения, и таким образом считывать данные о сердцебиении.

Рис. 2 Зависимость мощности на входе фотоприемника от ∆f

(смещения спектра решетки-датчика относительно состояния покоя)

Основываясь на полученных результатах, можно сделать вывод, что данное устройство позволяет регистрировать смещение длинны волны оптического излучения отражаемое от решетки, играющей роль датчика, возникшее в результате физическом воздействии на решетку. В нашем случае физическим воздействием являются сердцебиение и дыхательная активность человека.

Так же, исходя из построенного графика Uвых(∆λ) (рис.15), мы видим, что зависимость изменения мощности от частоты на участке от 0,3 до 0,6 нм имеет вид спадающей характеристики при увеличении разницы частот между ВРБ 1 и ВРБ2. Следовательно данный интервал можно использовать для наших целей, то есть для регистрации физических воздействий на ВРБ.

Список литературы:

  1. Lukasz Dziuda, Franciszek W. Skikibniewski Fiber Bragg grating-based sensor for monitoring respiration and heart activity during magnetic resonance imaging examination. – Journal of Biomedical Optics, 2013 г.
  2. Katerina Krebber Smart Technical Textiles Based on Fiber Optic Sensors.
    ДАТЧИК ДЛЯ ЭКСПРЕСС КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВОДИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ВОЛОКОННЫХ РЕШЕТОК БРЭГГА
    Written by: Дорогов Д.Н., Дорогов Н.В., Долгова Е.С.
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 06/12/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)
    Available in: Ebook