基于光纖光柵的光聲成像系統(tǒng).pdf

1、光聲成像技術(shù)是一種非入侵式和非電離式的新型生物醫(yī)學(xué)成像方法，其主要工作原理是通過(guò)傳感生物組織內(nèi)部光吸收差異產(chǎn)生的超聲信號(hào)來(lái)重建組織的結(jié)構(gòu)特征。檢測(cè)超聲的手段有很多種，傳統(tǒng)的光聲成像系統(tǒng)都是采用壓電陶瓷超聲探測(cè)器，系統(tǒng)的成像精度取決于超聲探測(cè)器的特性和圖像重建算法。但是超聲探測(cè)器的探測(cè)靈敏度是隨著探測(cè)面面積的減少而下降，很難做到小型化。并且基于壓電效應(yīng)的超聲探測(cè)器存在一定的響應(yīng)頻率和電路熱噪聲。
　　光纖光柵傳感是一種新型的測(cè)量技術(shù)

2、。所使用到的光纖布拉格光柵體積小，重量輕，不易受電磁干擾，可以嵌入到各種復(fù)合結(jié)構(gòu)中?？紤]到這些優(yōu)點(diǎn)，將光纖布拉格光柵引入到生物組織的超聲探測(cè)中，可以和核磁共振成像技術(shù)結(jié)合使用，推動(dòng)醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展。本課題就是在此背景下，研究了光纖布拉格光柵對(duì)超聲的傳感特性，設(shè)計(jì)了一套光纖光柵傳感解調(diào)系統(tǒng)，利用光纖光柵代替?zhèn)鹘y(tǒng)的超聲換能器作為光聲成像的探測(cè)單元，為光聲成像的實(shí)現(xiàn)提供了一種新的方案。這項(xiàng)工作為光聲成像中超聲信號(hào)的采集打下了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

3、本文的主要工作內(nèi)容有：
　　1.設(shè)計(jì)了一套利用光柵探測(cè)的透射部分和反射部分相結(jié)合的光柵傳感和解調(diào)系統(tǒng)，闡述了其測(cè)量原理。并基于此光柵傳感系統(tǒng)搭建了一套光聲成像系統(tǒng)，介紹了器材的選擇，系統(tǒng)的工作方式以及所采用的延遲疊加成像算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)長(zhǎng)度為3mm，寬度為1.5mm的鉛筆芯塊光聲成像，圖像清楚，分辨率較高。
　　2.研究了光纖光柵對(duì)超聲頻率，聲壓大小，聲壓角度等的傳感特性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了光纖光柵在3MHz以下可以很好地感應(yīng)

4、超聲信號(hào)的頻率變化，并且傾斜感應(yīng)超聲信號(hào)時(shí)，傳感系統(tǒng)的信噪比較高。最后利用基于光纖光柵的光聲成像系統(tǒng)對(duì)獨(dú)立多點(diǎn)聲源以及非規(guī)則聲源分別成像，研究了各自的分辨率并簡(jiǎn)要分析影響成像質(zhì)量的因素，結(jié)果顯示光纖光柵對(duì)多點(diǎn)源成像位置分布清楚，對(duì)連續(xù)非規(guī)則聲源成像輪廓模糊，還需要進(jìn)一步的提高光纖光柵傳感的靈敏度。
　　本論文所設(shè)計(jì)的光纖光柵探測(cè)系統(tǒng)原型可以較好地感應(yīng)聲壓大小，將其用于光聲成像，能夠?qū)Χ帱c(diǎn)聲源分布較好成像。該研究在光聲成像系統(tǒng)小型化