激光散斑測量裝置設計

Ⅰ 激光散斑的激光散斑測量

激光散斑和激光多普勒測量
從圖 3 可知，激光散斑主要應用於微循環的血流監測，這是因為激光散斑測量法相對於放射性微球技術
、熒光示蹤檢測法 和氫離子稀釋 等方法，具有非接觸、無創傷、能對血流分布快速成像等優點。具有相同優點的另外一種光學檢測技術——激光多普勒速度測量技術，是利用粒子散射光的強度波動引起的多普勒頻移來測量散射子的速度，它可用於監控血流以及人體其它組織或器官的運動。激光多普勒技術用於測量血流速度的研究始於 20 世紀 70 年代，至今已經發展為成熟的醫療診斷工具。與激光多普勒技術不同的是，激光散斑是受激光照射物體產生的隨機干涉效應的顆粒狀圖案。如果物體由單個移動散射體（如血細胞）組成，散射圖案會有波動。這些波動包含了散射體運動變化的信息。盡管激光散斑技術看起來和激光多普勒技術大相徑庭，一個是多普勒現象，一個是干涉現象，但是通過數學分析，這兩種方法在最終的數學表達上是可以統一的 。
激光散斑的統計特性
時變散斑是一種隨機現象，只能使用統計學的方法分析，Goodman 為此提出了詳細的理論解釋和分析 。其中的一個結論對激光散斑襯比成像技術非常重要，就是散斑圖像的一階統計特性。這里的一階是指空間中一點散斑強度的統計特性，或者對時變散斑來說是時空的統計特性。對於光譜區內大多數實驗，直接測量的是光波的強度；而對超聲和微波譜區成像，可以直接測量場的幅度分布。因此，首先考慮散斑的隨機復矢量振幅的統計特性，然後計算出散斑圖像強度的一階統計特性。
散斑的一階統計描述了單點光強的漲落，如果需要了解散斑圖像中光強從空間一點到另一點的快速變化，了解散斑的空間結構和散斑的尺寸，則需要進行散斑的二階統計 。散斑二階統計的常用方法就是計算散斑強度分布的空間自相關函數和它的功率譜密度。
在靜態散斑研究中，散斑光強自相關函數可以幫助了解散斑空間結構的統計性質。對動態散斑而言，靜態散斑光強起伏的自相關函數概念可以推廣為動態散斑光強起伏的空間－時間互相關函數 。動態散斑的性質與散射物質的運動速度有關，因此可以使用動態散斑的二階統計來測量散射物質的運動速度。在照明光（高斯光束束腰半徑）、波面曲率半徑等有關參數已確定的條件下，測得給定點的散斑光強波動，求出相關函數的相關時間（時間相關函數半寬）或相關長度（空間相關函數半寬），即可確定散射物質速度的大小 。
使用空間頻譜分析的方法也可以進行動態散斑測量。在此方法中，需要在光探測器前放置一個與運動方向垂直的單縫光柵，探測器探測的信號輸入譜分析器，計算功率譜密度函數，一階譜對應的頻率與速度相關。如果物體運動的方向不可知，則需轉動光柵考察輸出功率譜的變化情況來判斷其運動方向。

Ⅱ 激光檢測是利用什麼原理

激光位移感測器一般是用的激光三角法來測量，例如ZLDS10x、ZLDS11x系列激光位移感測器。激光測距就有相位發和飛行時間法等原理，如LDM4X和LDM30X及ZDM系列激光測距感測器。

Ⅲ 激光物證儀的發光原理是什麼

激光檢測技術應用十分廣泛，如激光干涉測長、激光測距、激光測振、激光測速、激光散斑測量、激光準直、激光全息、激光掃描、激光跟蹤、激光光譜分析等都顯示了激光測量的巨大優越性。激光外差干涉是納米測量的重要技術。激光測量是一種非接觸式測量，不影響被測物體的運動，精度高、測量范圍大、檢測時間短，具有很高的空間解析度。

1.激光測距原理（ZDM/LDM）：先由激光二極體對准目標發射激光脈沖。經目標反射後激光向各方向散射。部分散射光返回到感測器接收器，被光學系統接收後成像到雪崩光電二極體上。雪崩光電二極體是一種內部具有放大功能的光學感測器，因此它能檢測極其微弱的光信號。記錄並處理從光脈沖發出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。2.激光測位移原理（ZLDS10X/ZLDS11X）：激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，根據不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下「看見」這個光點。根據這個角度及已知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出感測器和被測物體之間的距離。

3.激光測速儀的原理：ZLS-C50感測器系統是基於一種可靠的空間濾波方法原理，此工作方法是通過觀察穿過光柵的移動物體來實現。運動影像的重合和光柵結構導致探測器輸出信號的頻率被測物的移動速度相匹配。

Ⅳ 激光散斑的激光散斑成像的應用

由於具有非接觸，無創傷，在體快速成像等優點，激光散斑成像技術非常適用於微循環血流的測量。使用激光散斑技術可以測量血管管徑，血管密度，血液流速和血流灌注量等微循環參數，結合血壓、血氣等生理監測儀器，可以用來研究血液、淋巴液及組織液的流變學特性。通過考察微循環血管的結構，微循環功能以及代謝活動，可以研究炎症、水腫、出血、過敏、休克、腫瘤、燒傷、凍傷、放射損傷等基本病理過程中微循環改變的規律及其病理機制，對疾病診斷，病情分析，救治措施和葯物開發都具有重要的意義 。圖4展示了微循環的相關血流參數以及可應用的血流監測現象，通過這些參數和現象可以獲取血液微循環的功能、結構和代謝信息。
在微循環血流監測中，激光多普勒技術已經非常成熟，激光多普勒血流儀也已完全商品化。理論上，目前激光多普勒血流監測的應用都可以為激光散斑血流成像技術所替代，並且後者具有高時間和空間解析度的全場測量優勢。
腦血流監測
研究表明，大腦神經元活動與局部腦血流變化存在緊密聯系 。Boas 研究小組率先使用激光散斑襯比成像監測腦血流（CBF: Cerebral Blood Flow）的時間和空間變化。他們通過對比激光散斑技術與激光多普勒技術的腦血流測量結果，驗證了激光散斑血流監測技術的有效性 ；並使用該技術監測了皮層擴散抑制（CSD: CorticalSpreading Depression）時皮層和軟腦膜的血流變化 ；Yodh 和 Luo 研究小組研究了對大鼠軀體功能刺激引起的腦血流變化，刺激強度與腦血流變化大小相關 ；結合內源光光譜成像和激光散斑成像技術，可以同時測量腦血流的血氧、血容和流速的變化 ；而結合熒光成像和激光散斑技術，可以測量腦血流和氧化代謝的動態變化。
腸系膜血流和淋巴流監測
腸系膜是一種極薄而透明的膜樣組織，有簡單且完整的微血管網，顯微鏡下能清楚看到微血管、淋巴管及腔內細胞的流動狀態，因此，腸系膜是非常理想的微循環監測模型 ，適用於葯物作用的研究。Tuchin 和 lyanov 等對腸系膜上的不同血管管徑的微循環血流和淋巴流進行了在體監測 ；Cheng 等在腸系膜上滴加不同濃度的酚妥拉明溶液和去甲腎上腺素，觀察微循環在葯物作用下的時空響應特性，為臨床研究葯物的劑量安全性提供了一種新的測試方法 。
皮膚微循環測量
皮膚的真皮層及皮下組織有豐富的微血管，除維持皮膚的營養供應外，還對體溫調節起重要作用。研究皮膚的微循環有利於各類皮膚病，局部炎症、外傷、燒傷和凍傷等診斷和治療。目前激光散斑應用於皮膚微循環的應用較少，Choi 觀察了嚙齒動物背部皮膚的表皮及表皮以下血流變化 ；Bray 比較了激光多普勒和激光散斑的皮膚微循環血流測量 。激光多普勒技術在皮膚微循環測量中的應用非常廣泛：Newton在糖尿病潰爛康復的植皮治療中觀察到在潰爛處底部的血流增加，反映出新生血管的增加[50]；Gschwandtner 測量了缺血性潰爛的血流變化 ；對燒傷的評估發現，高血流灌注區域可以通過葯物和保守治療而恢復，低血流灌注區域則需要重新植皮；Quinn 用它來觀察過敏接觸的炎性反應和刺激反應[56]；激光多普勒成像也被用於皮膚斑，惡性皮膚腫瘤的診斷。

Ⅳ 散斑干涉測量與數字干涉測量有什麼原理不同

電子散斑干涉技術是以激光散斑作為被測物場變化信息的載體,利用被測物體在受激光照射
後產生干涉散斑場的相關條紋來檢測雙光束波前後之間的相位變化。一束激光被透鏡擴展並投射到被檢測物體的表面上,反射光與從激光器直接投射到攝像機的參考光光束發生干涉,在被照射的表面產生散斑場及一系列散斑圖像。當物體運動時,這些散斑會隨之發生變化,這些變化表徵出被測物體表面的位移場變化或形變信息。使用CCD(電荷耦合器件)攝像機得到視頻信號,由計算機軟體處理分析後在監視器上顯示出表徵物場變化的散斑干涉條紋圖,通過數值計算將這些條紋解析為人們所熟知的物理量。電子散斑干涉技術將全息干涉條紋圖像轉化為數字圖像存儲在計算機中進行運算和處理,處理過程實現了數字化、自動測量和對結果的直觀解釋。

全息攝影測量指的是利用一定方向的激光光束投射到全息圖上，獲取原物體三維結構圖像的攝影測量。