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Development of Force Sensor System Based on Tri-Axial Fiber Bragg Grating with Flexure Structure

光纤布拉格光栅 校准 材料科学 灵活性(工程) 光纤 灵敏度(控制系统) 声学 波长 光纤传感器 光学 纤维 光电子学 电子工程 工程类 复合材料 物理 数学 量子力学 统计
作者
Dongjoo Shin,Hyeong‐U Kim,Atul Kulkarni,Young‐Hak Kim,Taesung Kim
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:22 (1): 16-16 被引量:9
标识
DOI:10.3390/s22010016
摘要

Fiber Bragg grating (FBG) sensors have an advantage over optical sensors in that they are lightweight, easy to terminate, and have a high flexibility and a low cost. Additionally, FBG is highly sensitive to strain and temperature, which is why it has been used in FBG force sensor systems for cardiac catheterization. When manually inserting the catheter, the physician should sense the force at the catheter tip under the limitation of power (<0.5 N). The FBG force sensor can be optimal for a catheter as it can be small, low-cost, easy to manufacture, free of electromagnetic interference, and is materially biocompatible with humans. In this study, FBG fibers mounted on two different flexure structures were designed and simulated using ANSYS simulation software to verify their sensitivity and durability for use in a catheter tip. The selected flexure was combined with three FBGs and an interrogator to obtain the wavelength signals. To obtain a calibration curve, the FBG sensor obtained data on the change in wavelength with force at a high resolution of 0.01 N within the 0.1-0.5 N range. The calibration curve was used in the force sensor system by the LabVIEW program to measure the unknown force values in real time.
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