脑压指的是颅腔内容物给颅腔壁造成的压力,也叫做颅内压,是较为常见的一种压力。由于脑压的重要性和其检测位置的特殊性,脑压测量仪器对压力传感器和压力测量方法提出了更高乃至于苛刻的要求,因此传统压力传感器很难得到应用。微型压力传感器由于其具有可侵入人体的明显优势,在生物医学领域中扮演着非常重要的角色,并且基于该类型传感器的测量技术一直具有持续增长的发展趋势。由于光纤压力传感器具有质量轻、体积小进而易于嵌入体内等特点,同时还拥有较高的测量灵敏度、抗干扰性强、多路复用性强等明显优点,近年来光纤传感成为传感技术领域所研究的热点,同时也引起了脑压测量领域研究人士的广泛注意。本论文的目的是设计一套基于光谱分析方法的脑压测量系统,并提出了两种光谱分析的优化方法,同时结合光纤传输技术、红外光检测技术、光谱处理技术等进行实验分析和验证,进而对所设计的测量系统进行完善和优化。该系统在传统实验室测量系统的基础上增加了光开关器件,使得系统可以分别测量光源光谱和反射光谱,然后利用本文所提出的两种光谱分析的优化算法使光谱数据得到高效而又准确的处理。通过以上的工作,不仅使得脑压测量系统受光源由于自身或者环境变化等因素而导致的功率波动以及光纤光路损耗的影响大大减弱,进而测量精度、准确度和稳定性显著提高,同时也使得测量系统摆脱了宽带光源的束缚,降低了生产成本,减小了系统的体积。因此,该脑压测量系统在未来医学领域具有很好的应用和发展前景,该设计也为未来医疗压力测量设备的研究和批量化生产提供了参考。本文首先对脑压测量的重要性和该领域的发展现状做出了说明,然后对FP压力传感器的干涉原理、详细分类以及应用领域进行了详细的介绍,并对各种光谱分析方法进行了分析和比较,在此基础上进行了测量系统软、硬件的设计和试验分析。本文的具体工作如下:(1)通过对国内外脑压测量领域的研究现状以及光纤压力传感器的应用优势等相关资料的调研和学习,本论文将压力探测敏感器件确定为FP光纤压力传感器,并详细分析了其压力敏感原理,同时针对FP光纤压力传感器的传统光谱分析方法做了理论介绍,并提出了优化的光谱分析方法。(2)针对本论文所提出的光谱分析优化方法,完成了自动测量系统硬件部分元器件的选择与设计,并利用LabView和MATLAB混合编程的方法完成了自动测量系统软件部分的设计,同时利用串口通信控制光开关实现了自动切换获取光源光谱和传感器反射光谱的目的,本系统具有成本低、体积小、工作稳定性高、实时性好、界面美观等优点。(3)针对传统光谱分析方法和其优化方法进行了相关实验,并对各种解调方法结合实验数据进行了分析,最后确定了归一化波长分析法作为本论文的解调方法,并将本文所设计的测量系统进行了修正,此优化方法具有测量线性度高、测量范围大、受光源干扰小等优点。(4)在动态压力环境下对脑压测量系统进行了定标实验。实验结果表明,在0～1000mmHg范围内,压力——极大值波长曲线的线性度高达0.998,极大值波长——压力灵敏度为0.17nm/mmHg,误差控制在0.25mmHg范围以内。(5)在不同温度环境下对脑压测量系统的温度敏感特性进行了实验测量。实验结果显示,该测量系统对温度的敏感性较小,在36～40℃的温度区间内,极大值波长的温度敏感系数约为0.02nm℃,由于温度的变化给测量系统造成的误差在0.3mmHg范围以内。