基于光纖光柵的光聲成像系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、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(huì)各界的廣泛關(guān)注，因?yàn)樗亟ǔ龅膱D像對(duì)比度和分辨率都很高，而在整個(gè)工作流程中，超聲信號(hào)準(zhǔn)確無誤的接收是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)下，在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中，對(duì)于超聲信號(hào)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(diǎn)，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。
　　基于上述情況，本文對(duì)光纖布拉格光柵的傳感及解調(diào)特性進(jìn)

2、行了深入的研究，研究其反射式、透射式工作原理，并設(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)用來檢測(cè)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(hào)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(cè)物體驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性及穩(wěn)定性，并對(duì)由三個(gè)鉛筆芯組成的近似等邊三角形仿體進(jìn)行了成像實(shí)驗(yàn)，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?yàn)閮蓚€(gè)，其一，圖像的邊緣位置是由高頻超聲信號(hào)構(gòu)成的，而光

3、纖布拉格光柵對(duì)于高頻信號(hào)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(shí)驗(yàn)所用的延遲疊加算法重建圖像時(shí)，將仿體邊緣反射回來的超聲信號(hào)和物體發(fā)出的超聲信號(hào)混合到了一起，這也造成了圖像邊緣的模糊不清。
　　在實(shí)驗(yàn)過程中，外界因素如噪聲和溫度都對(duì)光纖布拉格光柵接收超聲信號(hào)造成了一定的干擾，對(duì)此，文中采取了對(duì)光纖布拉格光柵進(jìn)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

4、，因?yàn)楦綦x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(dòng)。
　　分別用封裝前和封裝后的光纖布拉格光柵對(duì)同一個(gè)仿體進(jìn)行成像，對(duì)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?yàn)榉庋b后光纖布拉格光柵上的聚合物對(duì)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(qiáng)、可在高溫下工作等諸多優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)用內(nèi)窺鏡方面