研究和技术简报——生物和人体组织的声速测量

声速测量的方法很多,往往需要精密的仪器设备,而且有些方法不能适合人体组织的测量条件。例如全反射法需要良好的切割界面,干涉仪法和光学法要有特殊的精密仪器设备。脉冲法和回声脉冲法,虽然精度较差,但是设备比较简单,所以仍有人用为测量生物组织的声速。 我们于1963午利用现有设备,建立了一种超声回声脉冲法,测量了几种生物和人体组织中的声速,尚属实用,现介绍于下。     

使用共振多程光声池的CO_2和SF_6的无多普勒饱和吸收光谱

本文使用共振多程池的光声探测法对CO_2和SF_6分子的无多普勒饱和吸收光谱进行了实验研究.测量CO_2的吸收凹陷约为2.5MHz,实验中观察到5个SF_6的吸收凹陷、凹陷深率约为1.9MHz.两种情况的分辨率均大于10~7.     

在1341.4 nm激光波长对生物组织折射率的测量

根据全反射原理,设计一个由准直宽光束和双棱镜构成的测量装置用于测量生物组织的折射率.在波长632.8 nm通过对几个样品测量,证明该方法用于测量生物组织的折射率具有可靠、精确和简单易行的特点.第一次测得了某些生物组织在1341.4 nm 的折射率,也为在1341.4 nm激光波长测量人体组织的折射率提供了一种有效的方法.     

音乐胎教中的声学问题和人体透声的实验测量

利用声音(音乐)进行胎教有根据吗?即空气中的声音能够透入人体吗?通过模拟实验和人体透声的直接测量,回答是肯定的.实验结果表明,声波从空气中透入人体后,衰减呈低通特性.1000Hz以内 的声波衰减在10dB左右,高于2000Hz的声波衰减大于20dB.为了有效地将声波传入人体,可以采取与人体直接耦合的方法来实现.     

黏弹性材料的动态力学特性及其对覆盖层吸声性能的影响

本文利用标准化动态力学测量手段获得了某种高分子聚合物的动态杨氏模量,并根据时温等效原理对动态杨氏模量与声学测量在频段上的差异加以分析和转换,得到了500—7500 Hz频率范围内该黏弹性材料杨氏模量随频率变化的特性.基于所测得动态杨氏模量,采用有限元方法分析了均匀黏弹材料的吸声性能,并将仿真结果与样品声管实验数据进行对比,验证了测试所得参数的准确性.进一步仿真分析了含有局域共振结构的声学覆盖层吸声性能,并讨论了黏弹性材料的动态特性对其吸声性能的影响,提出了改进水声覆盖层低频宽带吸声特性的建议.     

光声信号的双谱分析方法研究

基于光声效应的光声光谱技术是光学与声学的有机结合, 可利用不同波长的入射光波, 产生不同的光声信号, 从而为组分识别、组织无损检测等提供高对比度图像, 是一种极具潜力的新型医学诊断技术.但光声光谱检测技术由于受检测方法的制约, 往往扫描时间较长, 而且信号的稳定性和图像识别的准确性也较差. 为了弥补单一光声光谱分析的局限性, 根据光声效应原理和振动理论, 提出了一种光声光谱与光声频谱相结合的双谱分析方法. 该方法通过光声频域信息的定量分析, 可以有效地提高不同组织的光声图像对比度, 从而提高光声成像的组分识别能力, 为光声频谱功能成像奠定理论基础. 实验结果显示, 光声光谱与光声频谱相结合的双谱分析方法可以较好地识别实验组织样品, 可实现高速、高分辨率的组分识别、组织探伤等, 具有广泛的应用前景和重要的临床诊断意义. 关键词： 光声成像 光声光谱分析 光声频谱分析     

脉冲法进行超声测量的一种便利装置及其测量方法

本文介绍一种用脉冲法测量超声波传播时间的装置.该装置使用灵活方便,可用反射、透射、液浸等方法测量.其中用两次回波测量,可自然补偿掉延时,无须修正.它不用手动调节临界点,故最适于需实时快速测量的场合.如有需要,它可与计算机联接进行实时数据处理并打印出测量结果.本装置由普通设备组成,价格不昂贵,而测量精度能满足通常要求.与适当结构的换能器配合,可测量固体、液体或生物软组织的声速、厚度及其变化.也能用于测量声衰减或探伤.本文用实例说明了测量方法.     

一种基于双波长的光声测温技术

光声测温是一种利用光声效应来进行温度监控的新方法,具有非侵入式、高灵敏度和探测深度较深等优点.但现有的单波长光声测温方法极易受到系统及测量环境干扰而导致测量精度降低.为了解决这一问题,本文提出了一种双波长光声温度测量方法.在光声测温理论的基础上,分析推导了双波长光声测温的基本原理,并进行了仿体及离体组织样品的双波长光声测温实验.实验结果显示,与传统单波长模式相比,双波长模式下的光声温度测量误差明显减小,测量精度平均提高35%以上.研究结果表明双波长光声测温方法能够有效提高光声温度测量的精度和稳定性,可作为一种更精准的光声温度监控方法应用于医疗手术等领域.     

弯曲共振法测量材料的杨氏模量实验改进

针对共振法测量杨氏模量实验中存在精确度和获取共振频率上的不足,在原装置中增加高度调节装置和水平仪,通过实验操作对共振阶数进行判断.实验结果证明选用共振二阶型态测量杨氏模量较有优势.     

结合小波分析法与导数光声光谱技术测量弱光谱信号的实验研究

结合导数光声光谱技术与小波分析方法,精确测量了光声光谱中的弱光谱信号.首先利用自己设计的仪器装置实现光声光谱的一阶导数,在此基础上,根据导数光声光谱的数据选择合理的分析小波,将光声光谱信号分解为不同频率信号的叠加,被分解的信号满足线性性质且原信号的峰值信息保持不变,由频率的差异可区分出光声信号和噪声信号,从而提取出光声光谱中的弱光谱信号.结合物理方法与软件方法的分析结果,准确地测量了氙灯的输出光声光谱中3个不明显的弱峰值,位置分别为699.7nm、753.4nm和776.5nm.该方法可以更准确地提取出光声光谱的峰值信息,有效地提高了光声光谱的测量精度,为光声光谱分析法在生物医学及化学分析中的应用提供了一种更精确的分析方法.     

固体材料拉伸波速的共振法测量

文章系统论述了利用弯曲共振和纵向共振两种方式测量拉伸波速的方法，作者改进了传统的纵向共振测试装置，指出了两种方式各自的适用性．在理论上纵向共振方法更为严谨，且误差来源较少，从而具有较高测量精度，实验上测量操作更为方便．     

用脉冲光声法测量固体介质中声速

提出了一种利用脉冲光声技术测量固体介质中声速的方法,建立了由YAG激光器和超声探测器组成的实验系统,脉冲激光在固体表面产生脉冲超声波,通过测量脉冲声波在固体内多次反射后的出射信号及固体的厚度,即可算出固体介质中的声速.对黄铜及铝的测量结果表明,这是一种准确性较高的固体介质中声速测量方法.该测量方法可作为综合设计性物理实...     

液体的脉冲差分光声喇曼光谱

采用脉冲光声方法测量了各种有机和无机液体的受激喇曼光谱,探讨了影响这种光谱技术灵敏度的主要原因,即来自线性吸收信号的干扰,并进一步采用一种改进的方法——差分方法,消除了线性光声信号的影响,可以测量到比较弱的喇曼谱线以及浓度比较低的物质的喇曼光谱,并探讨了这种技术在痕量物质测量以及探测环境污染物质等领域中的应用前景.     

一种新的超声表面波测温方法研究

在材料科学和材料工程领域,对受热材料温度分布测量的需求一直在持续增长。这主要是因为对于材料的各种特性和行为,温度都是其重要参量。本文设计一种新的声表面波测量方法测量在加热或冷却过程中的材料表面的温度梯度。这种方法涉及到超声波回波测量和导热反问题的分析方法来得到材料中沿超声传播方向的一维温度场分布。为了证明方法的可行性,文章使用铝板进行了实验并得到了准确的材料表面温度场分布图像。超声测温技术将作为一种新型的热点技术,将有很大潜力被用在工业材料高温操作过程中的表面温度场成像。     

血流控制下时间门的人体血液参数无创检测研究

为了进一步提高人体血液成分无创伤测量的精度,从而达到临床的要求,提出了人体血液成分无创伤测量的一种新方法,这种方法是在血流受阻条件下,基于动力双波长时间分辨透射测量,将先进的时间门技术和拉普拉斯变换方法结合起来,对人体血液成分进行无创伤测量。该理论模拟了利用该方法在体测量人体血液参数,模拟结果显示当p>0, 强调早期到达的光子的贡献时,能提高人体血液参数的检测灵敏度。     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

动态法测量固体材料杨氏模量

本文使用动力学共振法分别对白钢、黄铜和玻璃的杨氏模量进行测量分析,得到了较好的实验结果,三种材料的杨氏模量均接近其真实值。     

用相位恢复方法测量多孔光纤的三维折射率分布

结合计算机断层成像方法，提出了一种新的相位恢复显微测量实验技术.应用该技术测量了多孔光纤的三维折射率分布.这种技术是基于强度传递方程的理论，对相位的测量是直接的，测量对光纤无损害.这是一种测量多孔光纤的三维折射率分布的有效方法. 关键词： 断层法 相位恢复 显微测量 多孔光纤     

超声波传播速度测量方法的探讨与分析

利用驻波共振法和相位比较法分别测量超声波在空气中的传播速度,并对这两种方法进行分析比较。     

新型高性能激光光声光谱球形光声池：理论和实验研究

从理论上讨论了球形光声池共振模式的声学特征，计算表明，与常用的圆柱形光声池比较，球形光声池具有更高的Ｑ值；利用球形光声池和钛宝石激光器的光声光谱仪，从实验上测量了球形光声池的共振模式，与理论计算结果一致；该球形光声池的声学Ｑ值达到５９０，明显高于圆柱形池的结果；利用该装置成功地记录了Ｃ２Ｈ２ １２７５０ｃｍ＾－１附近的一段弱谱带，与本实验室高灵敏的激光腔内吸收光谱仪（ＩＣＬＡＳ）得到的结果相比，具