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呼吸和脑电作为两项重要的生理信息不仅能反映人体的健康状况,还能为医学诊断与基础研究等提供重要参考依据。传统的呼吸和脑电检测方法主要基于电学传感技术获取信号,其存在测量安全性差和易受电磁干扰等问题。相比而言,光学传感普遍具有测量灵敏度高、生物兼容性良好以及抗电磁干扰性强等优势。为了解决传统检测技术存在的缺陷,本文基于马赫-曾德尔（M-Z）干涉原理提出了光学式呼吸与脑电信号的检测方法,分别搭建了实验系统,实现了信号的采集,并对结果进行了分析。本论文的主要工作:1.提出了基于单模-少模-单模（SFS）光纤级联传感器的呼吸检测方法,理论分析了LP01与LP11模式干涉的原理,分析了少模光纤长度及错位熔接量对自由光谱范围和消光比的影响,并阐述了该传感器用于呼吸检测的曲率传感原理。经过熔接制备,传感器干涉谱的消光比可达23.5dB。2.提出了基于M-Z型铌酸锂电光晶体的脑电检测方法,阐述了晶体的线性电光效应,理论分析了传感器的工作原理,给出灵敏度计算的理论公式,并给出了信号处理的方法。其中,传感器在线性工作区的理论计算灵敏度为287.8μW/V。3.测试了光纤传感器的曲率检测灵敏度,确定了其最优线性区的工作范围,并通过封装固定了该工作区;搭建了呼吸检测系统,对不同个体进行了测试,分析了异常呼吸波形的瞬时频率,并进一步与标准肺功能仪同步测试后给出了呼吸潮气量与分钟通气量的估算值。结果表明,光纤传感器的曲率检测灵敏度可达8.53dB/m-1,呼吸测试结果与标准肺功能仪一致,个体潮气量估算值与实际值的最大差值为0.1999L,分钟通气量整体估算误差在5%以内。4.测试了电光晶体的灵敏度,设计了光学脑电检测系统和信号处理系统,并测试了标准模拟信号的检测阈值;对不同个体Fpz与Oz位置的脑电信号进行了测试,并与Neuroscan标准系统进行了对比分析。结果表明,电光晶体的灵敏度可达266.4μW/V,系统最低可检测10μV的模拟信号,脑电测试结果与标准脑电图一致,且光学系统所检测脑电信号的信噪比优于电学系统2～3dB。