發(fā)布時間：2017-08-01 17:24

  本文關(guān)鍵詞：基于光纖光柵的光聲成像系統(tǒng)的研究與應用

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【摘要】：光聲成像技術(shù)作為一種新型無損成像技術(shù),已經(jīng)受到了社會各界的廣泛關(guān)注,因為它重建出的圖像對比度和分辨率都很高,而在整個工作流程中,超聲信號準確無誤的接收是非常重要的一個環(huán)節(jié)。當下,在醫(yī)學成像領(lǐng)域中,對于超聲信號的接收多數(shù)采用的是商用超聲換能器,但它有著體積大、抗電磁干擾能力弱、不能在高溫下作業(yè)等缺點,在這種背景下,光纖布拉格光柵可以作為一種新型超聲探頭來替代現(xiàn)有的超聲換能器�；谏鲜銮闆r,本文對光纖布拉格光柵的傳感及解調(diào)特性進行了深入的研究,研究其反射式、透射式工作原理,并設(shè)計了一套系統(tǒng)用來檢測光纖布拉格光柵的帶寬,結(jié)果顯示100KHz到10MHz之間的超聲信號都可以被接收到。此外,搭建了一套以光纖布拉格光柵為探頭的光聲成像系統(tǒng),并用鉛筆芯、頭發(fā)絲等作為待測物體驗證了系統(tǒng)的可行性及穩(wěn)定性,并對由三個鉛筆芯組成的近似等邊三角形仿體進行了成像實驗,結(jié)果顯示圖像中心位置比較清楚,但邊緣位置頗為模糊,分析其原因為兩個,其一,圖像的邊緣位置是由高頻超聲信號構(gòu)成的,而光纖布拉格光柵對于高頻信號的接收能叫較弱,這就造成了圖像邊緣模糊的結(jié)果;其二,實驗所用的延遲疊加算法重建圖像時,將仿體邊緣反射回來的超聲信號和物體發(fā)出的超聲信號混合到了一起,這也造成了圖像邊緣的模糊不清。在實驗過程中,外界因素如噪聲和溫度都對光纖布拉格光柵接收超聲信號造成了一定的干擾,對此,文中采取了對光纖布拉格光柵進行封裝,經(jīng)過研究分析后,封裝材料確定為環(huán)氧樹脂膠,原因是其楊氏模量和泊松比較低,封裝方式為聚合物與金屬外殼隔離,因為隔離封裝獲得的增益倍數(shù)更大。分析了封裝前后光纖布拉格光柵的光譜,結(jié)果顯示封裝后的光纖布拉格光柵諧振頻率向低頻移動。分別用封裝前和封裝后的光纖布拉格光柵對同一個仿體進行成像,對比其成像結(jié)果,發(fā)現(xiàn)封裝后的光纖布拉格光柵重建出的圖像效果好于封裝前,原因為封裝后光纖布拉格光柵上的聚合物對噪聲、溫度等外界物理量起到了一定的隔離作用。光纖布拉格光柵有著體積小、抗電磁干擾能力強、可在高溫下工作等諸多優(yōu)點,在醫(yī)用內(nèi)窺鏡方面有著自己獨特的優(yōu)勢,還可以與核磁共振成像技術(shù)相結(jié)合,值得更深入的研究。
【關(guān)鍵詞】：光纖布拉格光柵 光聲成像 封裝 超聲信號
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN253;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 選課背景及研究意義10-11
• 1.2 光纖光柵的發(fā)展與分類11-14
• 1.2.1 光纖光柵傳感技術(shù)的發(fā)展12-13
• 1.2.2 光纖光柵的分類13-14
• 1.3 光聲成像的發(fā)展歷程及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本論文主要工作研究16-18
• 第二章 光纖光柵傳感與解調(diào)理論基礎(chǔ)及光聲成像原理18-32
• 2.1 光纖光柵的傳感18-22
• 2.1.1 光纖光柵溫度傳感原理21
• 2.1.2 光纖光柵應變傳感原理21-22
• 2.2 光纖光柵的解調(diào)22-27
• 2.2.1 靜態(tài)解調(diào)系統(tǒng)22-24
• 2.2.2 動態(tài)解調(diào)系統(tǒng)24-27
• 2.3 光纖光柵的復用技術(shù)27-29
• 2.4 光聲信號的產(chǎn)生及檢測29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 以光纖光柵為探頭的光聲成像系統(tǒng)的搭建及改進32-52
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計方案32-33
• 3.2 系統(tǒng)主要部件的介紹33-40
• 3.3 系統(tǒng)工作流程40-43
• 3.4 各類圖像重建算法及實驗室所用算法介紹43-47
• 3.4.1 時域延時疊加算法43-44
• 3.4.2 Randon變化濾波反投影算法44-45
• 3.4.3 解析解的時域投影算法45-46
• 3.4.4 傅里葉變換的投影算法46
• 3.4.5 實驗室所用算法介紹46-47
• 3.5 實驗系統(tǒng)的改進47-49
• 3.6 系統(tǒng)的調(diào)試工作49-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 光纖布拉格光柵成像實驗結(jié)果的分析與對比52-70
• 4.1 光纖布拉格光柵帶寬的檢測52-58
• 4.2 光纖布拉格光柵接收超聲信號的探究58-59
• 4.3 光纖布拉格光柵探測到光聲信號的分析59-64
• 4.4 光纖布拉格光柵與超聲探頭對鉛筆芯光聲信號探測的對比64-65
• 4.5 光纖布拉格光柵封裝前后圖像的對比及分析65-69
• 4.6 本章總結(jié)69-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 總結(jié)70
• 5.2 展望70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-78
• 攻讀碩士期間取得的研究成果78-79

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