激光散斑测量装置设计

Ⅰ 激光散斑的激光散斑测量

激光散斑和激光多普勒测量
从图 3 可知，激光散斑主要应用于微循环的血流监测，这是因为激光散斑测量法相对于放射性微球技术
、荧光示踪检测法 和氢离子稀释 等方法，具有非接触、无创伤、能对血流分布快速成像等优点。具有相同优点的另外一种光学检测技术——激光多普勒速度测量技术，是利用粒子散射光的强度波动引起的多普勒频移来测量散射子的速度，它可用于监控血流以及人体其它组织或器官的运动。激光多普勒技术用于测量血流速度的研究始于 20 世纪 70 年代，至今已经发展为成熟的医疗诊断工具。与激光多普勒技术不同的是，激光散斑是受激光照射物体产生的随机干涉效应的颗粒状图案。如果物体由单个移动散射体（如血细胞）组成，散射图案会有波动。这些波动包含了散射体运动变化的信息。尽管激光散斑技术看起来和激光多普勒技术大相径庭，一个是多普勒现象，一个是干涉现象，但是通过数学分析，这两种方法在最终的数学表达上是可以统一的 。
激光散斑的统计特性
时变散斑是一种随机现象，只能使用统计学的方法分析，Goodman 为此提出了详细的理论解释和分析 。其中的一个结论对激光散斑衬比成像技术非常重要，就是散斑图像的一阶统计特性。这里的一阶是指空间中一点散斑强度的统计特性，或者对时变散斑来说是时空的统计特性。对于光谱区内大多数实验，直接测量的是光波的强度；而对超声和微波谱区成像，可以直接测量场的幅度分布。因此，首先考虑散斑的随机复矢量振幅的统计特性，然后计算出散斑图像强度的一阶统计特性。
散斑的一阶统计描述了单点光强的涨落，如果需要了解散斑图像中光强从空间一点到另一点的快速变化，了解散斑的空间结构和散斑的尺寸，则需要进行散斑的二阶统计 。散斑二阶统计的常用方法就是计算散斑强度分布的空间自相关函数和它的功率谱密度。
在静态散斑研究中，散斑光强自相关函数可以帮助了解散斑空间结构的统计性质。对动态散斑而言，静态散斑光强起伏的自相关函数概念可以推广为动态散斑光强起伏的空间－时间互相关函数 。动态散斑的性质与散射物质的运动速度有关，因此可以使用动态散斑的二阶统计来测量散射物质的运动速度。在照明光（高斯光束束腰半径）、波面曲率半径等有关参数已确定的条件下，测得给定点的散斑光强波动，求出相关函数的相关时间（时间相关函数半宽）或相关长度（空间相关函数半宽），即可确定散射物质速度的大小 。
使用空间频谱分析的方法也可以进行动态散斑测量。在此方法中，需要在光探测器前放置一个与运动方向垂直的单缝光栅，探测器探测的信号输入谱分析器，计算功率谱密度函数，一阶谱对应的频率与速度相关。如果物体运动的方向不可知，则需转动光栅考察输出功率谱的变化情况来判断其运动方向。

Ⅱ 激光检测是利用什么原理

激光位移传感器一般是用的激光三角法来测量，例如ZLDS10x、ZLDS11x系列激光位移传感器。激光测距就有相位发和飞行时间法等原理，如LDM4X和LDM30X及ZDM系列激光测距传感器。

Ⅲ 激光物证仪的发光原理是什么

激光检测技术应用十分广泛，如激光干涉测长、激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪、激光光谱分析等都显示了激光测量的巨大优越性。激光外差干涉是纳米测量的重要技术。激光测量是一种非接触式测量，不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率。

1.激光测距原理（ZDM/LDM）：先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。2.激光测位移原理（ZLDS10X/ZLDS11X）：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。

3.激光测速仪的原理：ZLS-C50传感器系统是基于一种可靠的空间滤波方法原理，此工作方法是通过观察穿过光栅的移动物体来实现。运动影像的重合和光栅结构导致探测器输出信号的频率被测物的移动速度相匹配。

Ⅳ 激光散斑的激光散斑成像的应用

由于具有非接触，无创伤，在体快速成像等优点，激光散斑成像技术非常适用于微循环血流的测量。使用激光散斑技术可以测量血管管径，血管密度，血液流速和血流灌注量等微循环参数，结合血压、血气等生理监测仪器，可以用来研究血液、淋巴液及组织液的流变学特性。通过考察微循环血管的结构，微循环功能以及代谢活动，可以研究炎症、水肿、出血、过敏、休克、肿瘤、烧伤、冻伤、放射损伤等基本病理过程中微循环改变的规律及其病理机制，对疾病诊断，病情分析，救治措施和药物开发都具有重要的意义 。图4展示了微循环的相关血流参数以及可应用的血流监测现象，通过这些参数和现象可以获取血液微循环的功能、结构和代谢信息。
在微循环血流监测中，激光多普勒技术已经非常成熟，激光多普勒血流仪也已完全商品化。理论上，目前激光多普勒血流监测的应用都可以为激光散斑血流成像技术所替代，并且后者具有高时间和空间分辨率的全场测量优势。
脑血流监测
研究表明，大脑神经元活动与局部脑血流变化存在紧密联系 。Boas 研究小组率先使用激光散斑衬比成像监测脑血流（CBF: Cerebral Blood Flow）的时间和空间变化。他们通过对比激光散斑技术与激光多普勒技术的脑血流测量结果，验证了激光散斑血流监测技术的有效性 ；并使用该技术监测了皮层扩散抑制（CSD: CorticalSpreading Depression）时皮层和软脑膜的血流变化 ；Yodh 和 Luo 研究小组研究了对大鼠躯体功能刺激引起的脑血流变化，刺激强度与脑血流变化大小相关 ；结合内源光光谱成像和激光散斑成像技术，可以同时测量脑血流的血氧、血容和流速的变化 ；而结合荧光成像和激光散斑技术，可以测量脑血流和氧化代谢的动态变化。
肠系膜血流和淋巴流监测
肠系膜是一种极薄而透明的膜样组织，有简单且完整的微血管网，显微镜下能清楚看到微血管、淋巴管及腔内细胞的流动状态，因此，肠系膜是非常理想的微循环监测模型 ，适用于药物作用的研究。Tuchin 和 lyanov 等对肠系膜上的不同血管管径的微循环血流和淋巴流进行了在体监测 ；Cheng 等在肠系膜上滴加不同浓度的酚妥拉明溶液和去甲肾上腺素，观察微循环在药物作用下的时空响应特性，为临床研究药物的剂量安全性提供了一种新的测试方法 。
皮肤微循环测量
皮肤的真皮层及皮下组织有丰富的微血管，除维持皮肤的营养供应外，还对体温调节起重要作用。研究皮肤的微循环有利于各类皮肤病，局部炎症、外伤、烧伤和冻伤等诊断和治疗。目前激光散斑应用于皮肤微循环的应用较少，Choi 观察了啮齿动物背部皮肤的表皮及表皮以下血流变化 ；Bray 比较了激光多普勒和激光散斑的皮肤微循环血流测量 。激光多普勒技术在皮肤微循环测量中的应用非常广泛：Newton在糖尿病溃烂康复的植皮治疗中观察到在溃烂处底部的血流增加，反映出新生血管的增加[50]；Gschwandtner 测量了缺血性溃烂的血流变化 ；对烧伤的评估发现，高血流灌注区域可以通过药物和保守治疗而恢复，低血流灌注区域则需要重新植皮；Quinn 用它来观察过敏接触的炎性反应和刺激反应[56]；激光多普勒成像也被用于皮肤斑，恶性皮肤肿瘤的诊断。

Ⅳ 散斑干涉测量与数字干涉测量有什么原理不同

电子散斑干涉技术是以激光散斑作为被测物场变化信息的载体,利用被测物体在受激光照射
后产生干涉散斑场的相关条纹来检测双光束波前后之间的相位变化。一束激光被透镜扩展并投射到被检测物体的表面上,反射光与从激光器直接投射到摄像机的参考光光束发生干涉,在被照射的表面产生散斑场及一系列散斑图像。当物体运动时,这些散斑会随之发生变化,这些变化表征出被测物体表面的位移场变化或形变信息。使用CCD(电荷耦合器件)摄像机得到视频信号,由计算机软件处理分析后在监视器上显示出表征物场变化的散斑干涉条纹图,通过数值计算将这些条纹解析为人们所熟知的物理量。电子散斑干涉技术将全息干涉条纹图像转化为数字图像存储在计算机中进行运算和处理,处理过程实现了数字化、自动测量和对结果的直观解释。

全息摄影测量指的是利用一定方向的激光光束投射到全息图上，获取原物体三维结构图像的摄影测量。