【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光聲成像，尤其提供一種用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統。
技術介紹
1、光聲成像技術是一種新興的成像技術，在醫學領域，光聲成像技術因其高分辨率、厚穿透深度、同時具備結構和功能成像以及無損傷等優勢而受到廣泛關注。它能夠在不破壞生物組織的情況下，提供組織內部的詳細信息，如血管分布、腫瘤邊界等。光聲成像技術具有豐富的光學吸收對比度和高空間分辨率，利用光聲信號幅值與溫度在10～55℃范圍內呈線性相關的特點，光聲成像技術還可以用于溫度檢測，但其只能進行相對溫度的測量。此外，傳統光聲成像系統利用了“光激發，聲探測”的原理，在收集光聲信號的過程中需要使用到耦合液以降低信號從組織到達超聲換能器的衰減，因此其屬于接觸式成像，在類似于開放式組織(如眼部)及慢性組織損傷(如燒傷)的檢測中受到限制。目前，缺乏一種成像及溫度監測技術，能夠同時具備良好的時空分辨率和溫度靈敏度，并且無侵入性地監測絕對溫度分布。
技術實現思路
1、基于此，有必要提供一種用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，以解決
技術介紹
中的至少一個技術問題。
2、一種用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，包括信號控制組件、激發光路組件、合束光路組件及掃描成像組件，信號控制組件包括可編輯邏輯門陣列、控制軟件及遙感成像子系統，激發光路組件、探測光路組件及掃描成像組件均與信號控制組件電性連接，并由信號控制組件發出的信號控制；激發光路組件包括第一脈沖激光器、第二脈沖激光器及光纖耦合srs
3、作為本專利技術的進一步改進，合束光路組件包括反射鏡、第一二向色鏡、擴束透鏡及第二二向色鏡；第一二向色鏡位于反射鏡之后，反射鏡將第一脈沖激光器發出的第一脈沖激光束反射導入第一二向色鏡，擴束透鏡位于第一二向色鏡之后，擴束透鏡由焦距分別為25mm與50mm的兩個透鏡組成，第二二向色鏡位于擴束透鏡之后。
4、作為本專利技術的進一步改進，光纖耦合srs系統包括輸入端的第一會聚透鏡、單模保偏光纖及輸出端的準直透鏡，單模保偏光纖位于第一會聚透鏡與準直透鏡之間且三者平行設置，光纖耦合srs系統后還設置有帶通濾波器，第二脈沖激光器發出的第二脈沖激光束依序經過第一會聚透鏡、單模保偏光纖、準直透鏡及帶通濾波器，短波長脈沖激光束經過單模保偏光纖后發生非線性受激拉曼散射效應，產生多個srs峰，再經過帶通濾波器后獲得558nm長波長的第三脈沖激光束，第三脈沖激光束進而射入第一二向色鏡，第三脈沖激光束與第一脈沖激光束均經過第一二向色鏡進行光路復用，接著經過擴束透鏡將激光光斑擴大為原來的兩倍，進而再射入第二二向色鏡。
5、作為本專利技術的進一步改進，還包括探測光路組件，探測光路組件包括探測光源、偏振分束器及1/4波片，探測光源為超輻射發光二極管，能夠發出1310nm非相干的探測光束，偏振分束器及1/4波片均位于探測光束射出方向的光路上并在水平方向上平行設置，探測光束射出后首先經過偏振分束器產生透射垂直的線偏振光，線偏振光沿1/4波片的快軸方向入射獲得圓偏振光，接著圓偏振光射入第二二向色鏡發生反射并與第三脈沖激光束及第一脈沖激光束進行合束，成為合束光，接著射入掃描成像組件。
6、作為本專利技術的進一步改進，掃描成像組件設置在合束光的光路上，掃描成像組件包括掃描振鏡、消色差物鏡、位移平臺、加熱箱及成像樣品，消色差物鏡位于掃描振鏡之后，消色差物鏡的數值孔徑為0.4，焦距為25mm，加熱箱設置于位移平臺上，成像樣品放置在加熱箱上；合束光依序經過掃描振鏡及消色差物鏡，最終照射在成像樣品上，在成像樣品實現共聚焦完成光聲信號的檢測，掃描振鏡能夠提供x方向與y方向兩個方向快速的光學掃描，位移平臺提供z方向上的機械掃描。
7、作為本專利技術的進一步改進，在光聲效應下，探測光束在經過第二二向色鏡反射回來的探測光將攜帶成像樣品的組織內部結構和特性的信息，成為反射信號光束，反射信號光束通過1/4波片由圓形偏振轉換為水平偏振，接著射入偏振分束器并在界面發生反射，反射信號光束經過偏振分束器之后的光路方向與探測光束的射出方向垂直
8、作為本專利技術的進一步改進，還包括信號收集組件，信號收集組件包括長通濾光片、第二會聚透鏡及光電探測器，長通濾光片、第二會聚透鏡及光電探測器依次設置于反射信號光束的光路上并均與偏振分束器平行設置，反射信號光束射入長通濾光片以抑制反射，再射入第二會聚透鏡以聚焦到光電探測器上，光電探測器將接收到的光信號轉換為電信號，再進行后續的信號處理。
9、作為本專利技術的進一步改進，還包括信號處理組件，信號處理組件包括濾波器、放大器及數據采集卡，濾波器的輸入端與光電探測器的輸出端連接，放大器的輸入端與濾波器的輸出端連接，數據采集卡的模擬輸入端口與放大器的輸出端連接，數據采集卡的模擬輸出端口與信號控制組件連接，光電探測器接收的信號傳輸到濾波器，經過濾波器去除不需要的信號成分處理，再傳導到放大器將信號進行放大處理后，通過數據采集卡進行數據的采集。
10、作為本專利技術的進一步改進，還包括電子溫度計，電子溫度計的探測端與成像樣品連接，電子溫度計的信號輸出端與信號控制組件連接，信號控制組件發出高頻時鐘信號，電子溫度計將實時讀取成像樣品的溫度，同時，對信號控制組件設置閾值溫度，預設溫度提升范圍為25-45攝氏度，溫度計讀取數值每增加0.5攝氏度時，觸發信號控制組件輸出控制信號。
11、作為本專利技術的進一步改進，電子溫度計達到預設溫度點將觸發激發光路組件的激光發射，每一個溫度點下第三脈沖激光束與第一脈沖激光束先后作為激勵源發射20ms，其間隔為0.1s，數據采集卡以250ms/s的采樣速率完成數據的采集，并在每個預設溫度點下采集20個光聲信號，取平均值后計算雙波長下每個溫度點各自的光聲信號強度，用以獲得系統校準曲線和得出測溫數據，并在信號控制組件的遙感成像子系統內進行成像。
12、本專利技術的有益效果如下：
13、1.在光聲成像過程中，通過精確控制兩個不同波長的激光光束的共聚焦，確保激發光能量能夠精確地傳遞和照射到成像組織上，進而激發光聲效應，使得成像樣品的折射率發生改變，并通過探測光源探測從成像樣品反射回來的光信號，這些光信號由反射信號光束攜帶并進行后續的光束反射后進入光電探測器即可進行信號的轉化和處理。
14、2.通過雙波長光聲遙感成像系統能實現非侵入性、非接觸式地獲取生物組織的高空間分辨率結構圖像/功能圖像，能夠適用于如開放式組織及慢性組織損傷這類不適用耦合液的生物組織的絕對溫度測量，擴大了應用范圍。
15、3.通過對于雙波長的光聲信號變化與溫度之間的相本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：包括信號控制組件(10)、激發光路組件(20)、合束光路組件(30)及掃描成像組件(40)，所述信號控制組件(10)包括可編輯邏輯門陣列、控制軟件及遙感成像子系統，所述激發光路組件(20)、所述探測光路組件(40)及所述掃描成像組件(50)均與所述信號控制組件(10)電性連接，并由所述信號控制組件(10)發出的信號控制；所述激發光路組件(20)包括第一脈沖激光器(21)、第二脈沖激光器(22)及光纖耦合SRS系統(23)，所述第一脈沖激光器(21)及所述第二脈沖激光器(22)均用于發出532nm的短波長脈沖激光束，其中所述第一脈沖激光器(21)發出的脈沖激光束為第一脈沖激光束(210)，所述第二脈沖激光器(22)發出的脈沖激光束為第二脈沖激光束(220)，所述光纖耦合SRS系統(23)位于所述第二脈沖激光束(220)的光路上；所述合束光路組件(30)位于所述第一脈沖激光束(210)的光路上；所述掃描成像組件(40)位于所述第一脈沖激光束(210)經過所述合束光路組件(30)的后續光路上。
2.根據權
3.根據權利要求1所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：所述光纖耦合SRS系統(23)包括輸入端的第一會聚透鏡(231)、單模保偏光纖(232)及輸出端的準直透鏡(233)，所述單模保偏光纖(232)位于所述第一會聚透鏡(231)與所述準直透鏡(233)之間且三者平行設置，所述光纖耦合SRS系統(23)后還設置有帶通濾波器(234)，所述第二脈沖激光器(22)發出的第二脈沖激光束(220)依序經過所述第一會聚透鏡(231)、所述單模保偏光纖(232)、所述準直透鏡(233)及所述帶通濾波器(234)，所述短波長脈沖激光束(220)經過所述單模保偏光纖(232)后發生非線性受激拉曼散射效應，產生多個SRS峰，再經過所述帶通濾波器(234)后獲得558nm長波長的第三脈沖激光束(240)，所述第三脈沖激光束(240)進而射入所述第一二向色鏡(32)，所述第三脈沖激光束(240)與所述第一脈沖激光束(210)均經過所述第一二向色鏡(32)進行光路復用，接著經過所述擴束透鏡(33)將激光光斑擴大為原來的兩倍，進而再射入所述第二二向色鏡(34)。
4.根據權利要求1所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：還包括探測光路組件(50)，所述探測光路組件(50)包括探測光源(51)、偏振分束器(52)及1/4波片(53)，所述探測光源(51)為超輻射發光二極管，能夠發出1310nm非相干的探測光束(510)，所述偏振分束器(52)及所述1/4波片(53)均位于所述探測光束(510)射出方向的光路上并在水平方向上平行設置，所述探測光束(510)射出后首先經過所述偏振分束器(52)產生透射垂直的線偏振光，所述線偏振光沿所述1/4波片(53)的快軸方向入射獲得圓偏振光，接著所述圓偏振光射入所述第二二向色鏡(34)發生反射并與所述第三脈沖激光束(240)及所述第一脈沖激光束(210)進行合束，成為合束光(340)，接著射入所述掃描成像組件(40)。
5.根據權利要求4所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：所述掃描成像組件(40)設置在所述合束光(340)的光路上，所述掃描成像組件(40)包括掃描振鏡(41)、消色差物鏡(42)、位移平臺(43)、加熱箱(44)及成像樣品(45)，所述消色差物鏡(42)位于所述掃描振鏡(41)之后，所述消色差物鏡(42)的數值孔徑為0.4，焦距為25mm，所述加熱箱(44)設置于所述位移平臺(43)上，所述成像樣品(45)放置在所述加熱箱(44)上；所述合束光(340)依序經過所述掃描振鏡(41)及所述消色差物鏡(42)，最終照射在所述成像樣品(45)上，在所述成像樣品(45)實現共聚焦完成光聲信號的檢測，所述掃描振鏡(41)能夠提供x方向與y方向兩個方向快速的光學掃描，所述位移平臺(43)提供z方向上...
【技術特征摘要】
1.一種用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：包括信號控制組件(10)、激發光路組件(20)、合束光路組件(30)及掃描成像組件(40)，所述信號控制組件(10)包括可編輯邏輯門陣列、控制軟件及遙感成像子系統，所述激發光路組件(20)、所述探測光路組件(40)及所述掃描成像組件(50)均與所述信號控制組件(10)電性連接，并由所述信號控制組件(10)發出的信號控制；所述激發光路組件(20)包括第一脈沖激光器(21)、第二脈沖激光器(22)及光纖耦合srs系統(23)，所述第一脈沖激光器(21)及所述第二脈沖激光器(22)均用于發出532nm的短波長脈沖激光束，其中所述第一脈沖激光器(21)發出的脈沖激光束為第一脈沖激光束(210)，所述第二脈沖激光器(22)發出的脈沖激光束為第二脈沖激光束(220)，所述光纖耦合srs系統(23)位于所述第二脈沖激光束(220)的光路上；所述合束光路組件(30)位于所述第一脈沖激光束(210)的光路上；所述掃描成像組件(40)位于所述第一脈沖激光束(210)經過所述合束光路組件(30)的后續光路上。
2.根據權利要求1所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：所述合束光路組件(30)包括反射鏡(31)、第一二向色鏡(32)、擴束透鏡(33)及第二二向色鏡(34)；所述第一二向色鏡(32)位于所述反射鏡(31)之后，所述反射鏡(31)將所述第一脈沖激光器(21)發出的所述第一脈沖激光束(210)反射導入所述第一二向色鏡(32)，所述擴束透鏡(33)位于所述第一二向色鏡(32)之后，所述擴束透鏡(33)由焦距分別為25mm與50mm的兩個透鏡組成，所述第二二向色鏡(34)位于所述擴束透鏡(33)之后。
3.根據權利要求1所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：所述光纖耦合srs系統(23)包括輸入端的第一會聚透鏡(231)、單模保偏光纖(232)及輸出端的準直透鏡(233)，所述單模保偏光纖(232)位于所述第一會聚透鏡(231)與所述準直透鏡(233)之間且三者平行設置，所述光纖耦合srs系統(23)后還設置有帶通濾波器(234)，所述第二脈沖激光器(22)發出的第二脈沖激光束(220)依序經過所述第一會聚透鏡(231)、所述單模保偏光纖(232)、所述準直透鏡(233)及所述帶通濾波器(234)，所述短波長脈沖激光束(220)經過所述單模保偏光纖(232)后發生非線性受激拉曼散射效應，產生多個srs峰，再經過所述帶通濾波器(234)后獲得558nm長波長的第三脈沖激光束(240)，所述第三脈沖激光束(240)進而射入所述第一二向色鏡(32)，所述第三脈沖激光束(240)與所述第一脈沖激光束(210)均經過所述第一二向色鏡(32)進行光路復用，接著經過所述擴束透鏡(33)將激光光斑擴大為原來的兩倍，進而再射入所述第二二向色鏡(34)。
4.根據權利要求1所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：還包括探測光路組件(50)，所述探測光路組件(50)包括探測光源(51)、偏振分束器(52)及1/4波片(53)，所述探測光源(51)為超輻射發光二極管，能夠發出1310nm非相干的探測光束(510)，所述偏振分束器(52)及所述1/4波片(53)均位于所述探測光束(510)射出方向的光路上并在水平方向上平行設置，所述探測光束(510)射出后首先經過所述偏振分束器(52)產生透射垂直的線偏振光，所述線偏振光沿所述1/4波片(53)的快軸方向入射獲得圓偏振光，接著所述圓偏振光射入所述第二二向色鏡(34)發生反射并與所述第三脈沖激光束(240)及所述第一脈沖激光束(210)進行合束，成為合束光(340)，接著射入所述掃描成像組件(40)。
5.根據權利要求4所述的用于非接觸式測量絕對溫度的雙波長光聲遙感成像系統，其特征在于：所述掃描成像組件(40)設置在所述合束光(340...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉，沈洲生，孫云旭，馬婷，徐小川，劉香茹，鄭港，田駿，劉正君，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學深圳哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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