前沿技術：光纖壓力感測器

2017年第25屆國際光纖感測會議上Eric Fujiwara教授課題組，提出一種基於光纖光斑分析的tactile感測器。

該系統由附接到pvc板上，並以陣列形式分布的微彎感測器組成。記錄多模光纖產生的光斑，然後用光斑相關性來評估由外力引發的光纖狀態的改變。最後，通過使用基於貝葉斯推理的數據融合方法獲得壓力空間分布信息。感測器呈現出大約0.08/N的靈敏度，以及大約1mm的精度。此外，使用了數據融合技術可以僅使用3根光纖即可實現30×30平方毫米面積上的力分布效果估計。

實驗裝置如圖所示，

四個微彎光纖安裝在兩個30*30平方毫米的PVC板上，彎曲結構由5mm長，0.5mm直徑的石墨棒以5mm周期排列得到。三根MMF兩兩間隔10mm。連續光源波長為663nm，經過模式擾頻器後，MMF連接到tactile感測器上，由模式干擾而輸出的光斑由CCD接收，進一步使用MATLAB進行降低雜訊、數據壓縮。

可控壓力探針設置大約為0.3N，並在pvc板上以1mm距離移動，下圖顯示了探針在u軸和v軸上移動時，輸出光斑圖樣的相關性變化趨勢

結合基於貝葉斯推理的數據融合方法後所估計的二維觸控面板上壓力值的大小及分布如下圖所示

進行數據融合時考慮了九個位置，校準階段得到參考點上受到最大負載，然後計算NIPC值，接下來根據三根光纖得到的光斑使用數據融合演算法，根據計算的NIPC值，更新力分布概率密度函數。基於N10，N20和N30設計了3個概率密度函數，用於指示PVC上是否存在負載以及負載的大小分布。

系統僅對於單點施加壓力顯示出良好的響應，評估多點同時施力/或不同力的情況需要使用其他技術以解決力的分布計算模糊性的問題。該課題組以後的工作方向是設計大區域工作面積的觸控面板以及進一步提升系統性能。

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