超短脉冲强度调制方式的光声多普勒测量研究

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脉冲光声多普勒流速测量技术使用吗脉冲激光来激发,包括基于时域互相关方法、带宽展宽方法、光声相关谱方法,它们对于粒子的浓度和粒子的线性运动的要求比较高,流速测量会受到较大的影响。本文提出了一种新的脉冲光声多普勒测流技术,结合超连续谱激光和电光振幅调制以及锁相放大器,进行了超短脉冲强度调制方式的光声多普勒测量研究,能够测量流速和深度信息,同时还能测量样品的吸收光谱。为了证明这种方法的可行性,本文分别从脉冲振幅调制的光声多普勒测量的理论仿真和实验进行分析。在这种脉冲光声多普勒流速测量中,用电光调制器对超短脉冲激光进行振幅调制,通过滤波器可以选择不同波长和波长的带宽,用电动升降台控制样品的一维运动,用光电探测器接收振幅调制后的脉冲激光,用数字示波器观察振幅调制的脉冲激光和解调后的信号,使用平面超声换能器来收集,光声信号通过前置放大器放大,将放大后的光声信号和参考信号输入到锁相放大器进行解调和傅里叶变换处理,得到解调后时域图和频谱图,将锁相放大器和数字示波器的数据存储到计算机进行数字信号的处理。在实验中直接在锁相放大器中可以读出频移值,其中数值表示频移的大小,符号表示流速的方向。在理想情况中,解调后的频谱图中应该只有一个峰值,但是在实际测量中,出现了几个峰值并且呈现奇数倍关系,在本文中得到合理的解释,并且使用合理的方法消除这些影响。在使用锁相放大器解调处理时,不同的3d B截止带宽对速率的测量影响不同,对于不同的速率合理的选择3d B截止带宽可以提高速率测量的精度。在该实验中测量了六种不同的样品,使用不同波长激光和对应的光声信号的大小来定量计算,可以准确得到实际样品的吸收光谱。这项方法希望能用来研究微循坏系统的血液流速,通过测量不同血管的流速和不同的生物组织、物质的浓度,获得有关微循环系统的代谢过程,成为一种新的有效的生物医学研究的方法。
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