基于雙光波長(zhǎng)強(qiáng)度調(diào)制頻率編碼的光聲多普勒測(cè)流技術(shù).pdf

1、光聲多普勒測(cè)流技術(shù)彌補(bǔ)了其它幾種多普勒技術(shù)（超聲多普勒技術(shù)、激光多普勒技術(shù)以及光學(xué)相干層析多普勒技術(shù)）的不足，但目前僅可以提供流速大小和方向信息，還沒(méi)有得到血氧飽和度的信息。本文提出了一種可判別流動(dòng)微米顆粒顏色的雙光波長(zhǎng)強(qiáng)度調(diào)制頻率編碼光聲多普勒流速測(cè)量方法，有望改變這種狀況。為了驗(yàn)證這個(gè)方法的可行性，本文設(shè)計(jì)了一套低流速測(cè)量系統(tǒng)，并報(bào)道了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　在這種方法中，用兩個(gè)不同頻率的正弦波信號(hào)來(lái)分別調(diào)制波長(zhǎng)不同的兩個(gè)二極管

2、激光的光強(qiáng)，兩種波長(zhǎng)的激光通過(guò)光纖合束器后再經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直和聚焦照射到微流體的同一點(diǎn)上；流體的流速用恒流泵來(lái)控制；激發(fā)的超聲波信號(hào)用聚焦型水浸式超聲波換能器來(lái)收集，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大后輸入鎖相放大器；鎖相放大器用來(lái)解調(diào)光聲信號(hào)和參考信號(hào)，信號(hào)收集軟件將多普勒時(shí)域信號(hào)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上。
　　對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換求出頻域功率譜，在功率譜圖上的兩個(gè)不同頻率處會(huì)分別得到一個(gè)峰值。在理想狀況下，兩個(gè)峰的寬度應(yīng)該很小，但由于各種展寬機(jī)制的存在，這

3、兩個(gè)峰有一定的寬度。有三種展寬機(jī)制對(duì)最終結(jié)果影響最大，他們分別是：換能器的尺寸、光斑的大小、流體在管中的拋物線速度分布，本文會(huì)有相應(yīng)的分析。本文研究表明，直接得到的功率譜信噪比比較低，在整個(gè)頻寬范圍內(nèi)疊加了波動(dòng)較大的因噪聲引起的信號(hào)，導(dǎo)致平均多普勒頻移不易得到，因此需要對(duì)原始頻譜進(jìn)行信號(hào)處理。有的研究小組采用的是高斯擬合，但由于實(shí)際測(cè)到的譜線有時(shí)并不是總是對(duì)稱的，因此高斯擬合的方法誤差較大。本研究中采用了另外一種頻譜處理方法：低通濾波，

4、即首先用信號(hào)減去測(cè)得的噪聲，然后通過(guò)濾去高頻的波動(dòng)信號(hào)，最終得到了較為完美的多普勒頻譜曲線。
　　實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了黑色和紅色的聚苯乙烯顆粒的各自的光聲多普勒功率譜，功率譜兩個(gè)編碼頻率處的頻率分布反映了相同的流速信息，而兩處頻譜信號(hào)的幅值比例則反映了這兩種不同顏色顆粒在兩個(gè)光波長(zhǎng)處的迥然不同的光吸收強(qiáng)度。
　　該方法和系統(tǒng)有望被用來(lái)研究血液微循環(huán)，通過(guò)對(duì)血液流速以及血氧飽和度的同時(shí)測(cè)量來(lái)獲取局部組織的新陳代謝狀況，成為一種臨床醫(yī)學(xué)