皮下组织血氧参量是反映皮瓣移植术后皮瓣存活状况的重要依据。为了无创、连续、实时地监测皮肤组织氧饱和度, 采用近红外光谱法进行了理论分析和实验验证, 提出了一种电流-电压（I-V）转换思路并搭建了测量系统。利用该系统进行了稳定性验证实验、前臂静脉阻断模拟皮瓣血管栓塞实验。结果表明, 不同人体、不同部位的组织氧饱和度存在微小差异, 差异幅度均在0.05左右; 静脉阻断下系统组织氧参量发生显著改变, 最大降幅0.25。该系统具有较高灵敏度, 能够连续测量组织氧饱和度参量、反映组织氧变化趋势, 可以为临床检测术后皮瓣血氧运输状态提供重要参考。

为研究光密度空间分布的规律, 分析了近红外光经过人体组织时的漫射路径, 研究了基于近似漫射解的组织血氧饱和度算法, 提出了检测光密度空间分布的方法并搭建系统进行测试。结果表明: 不同波长的近红外光在手臂组织中有不同的光密度空间分布, 对于波长为850、940 nm的近红外光, 光密度空间分布的线性区分别在20~40 mm、20~35 mm。传感器中光源到探测器的距离应选择在光密度空间分布的公共线性区。研究结果对探究组织中光密度的空间分布和设计组织血氧传感器结构具有指导意义。

光纤光栅温度传感器的增敏封装技术是促进其工程化的关键，其中增敏材料的参数特性决定了传感器的精度。讨论了奥氏体不锈钢304材料的热膨胀系数特性，研究了其热膨胀系数随温度变化的关系，分析了线性热膨胀系数对光纤布拉格光栅（FBG）温度传感公式的影响，提出用二次多项式拟合方法修正开槽钢柱封装的FBG温度系数，并搭建系统进行了实验验证。结果表明：同一温度下，实测的传感器中心波长值与采用固定热膨胀系数下的波长值相差较大，且温度越高二者差值越大，100℃时达0.075nm，温度偏差2.58℃；而实测中心波长值与采用线性热膨胀系数下的中心波长值基本一致，二者的二次多项式拟合优度达0.9999。因此，考虑封装材料的热膨胀系数变化特性，采用二次拟合方法将大大提高传感器的测量精度，适用于对温度传感精度要求较高的场合。