基于雙光波長強度調制頻率編碼的光聲多普勒測流技術.pdf

1、光聲多普勒測流技術彌補了其它幾種多普勒技術（超聲多普勒技術、激光多普勒技術以及光學相干層析多普勒技術）的不足，但目前僅可以提供流速大小和方向信息，還沒有得到血氧飽和度的信息。本文提出了一種可判別流動微米顆粒顏色的雙光波長強度調制頻率編碼光聲多普勒流速測量方法，有望改變這種狀況。為了驗證這個方法的可行性，本文設計了一套低流速測量系統(tǒng)，并報道了相關的實驗結果。
　　在這種方法中，用兩個不同頻率的正弦波信號來分別調制波長不同的兩個二極管

2、激光的光強，兩種波長的激光通過光纖合束器后再經(jīng)過準直和聚焦照射到微流體的同一點上；流體的流速用恒流泵來控制；激發(fā)的超聲波信號用聚焦型水浸式超聲波換能器來收集，信號經(jīng)過放大器放大后輸入鎖相放大器；鎖相放大器用來解調光聲信號和參考信號，信號收集軟件將多普勒時域信號存儲在計算機上。
　　對時域信號進行傅里葉變換求出頻域功率譜，在功率譜圖上的兩個不同頻率處會分別得到一個峰值。在理想狀況下，兩個峰的寬度應該很小，但由于各種展寬機制的存在，這

3、兩個峰有一定的寬度。有三種展寬機制對最終結果影響最大，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，本文會有相應的分析。本文研究表明，直接得到的功率譜信噪比比較低，在整個頻寬范圍內疊加了波動較大的因噪聲引起的信號，導致平均多普勒頻移不易得到，因此需要對原始頻譜進行信號處理。有的研究小組采用的是高斯擬合，但由于實際測到的譜線有時并不是總是對稱的，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、即首先用信號減去測得的噪聲，然后通過濾去高頻的波動信號，最終得到了較為完美的多普勒頻譜曲線。
　　實驗中測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，而兩處頻譜信號的幅值比例則反映了這兩種不同顏色顆粒在兩個光波長處的迥然不同的光吸收強度。
　　該方法和系統(tǒng)有望被用來研究血液微循環(huán)，通過對血液流速以及血氧飽和度的同時測量來獲取局部組織的新陳代謝狀況，成為一種臨床醫(yī)學