脂肪乳液中物质浓度的光学低相干干涉测量

为了实现对散射介质的非接触测量,有效地提高灵敏度,提出了光学低相干干涉测量方法.采用光纤型迈克尔逊干涉结构,增加了扫描延迟线和光学外差探测电路,实现了具有光程分辨能力的干涉测量.以脂肪乳剂Intralipid为样本,通过稀释和加入染色剂的方法改变其散射和吸收特性.通过对溶液内反射信号的干涉测量和曲线拟合,研究了光程相关的干涉光信号与物质浓度的依赖关系.实验对象为散射和吸收特性相对稳定的脂肪乳剂和印度墨水混合物,其中Intralipid乳剂浓度在4%~16%之间,印度墨水浓度在0~1%之间.拟合方法引用了广义惠更斯菲涅耳(EHF)模型的解析表达式,拟合相关系数在0.98以上.实验结果与积分球测量结果进行了比较,初步验证了理论方法的可行性.     

近红外光谱无创血糖测量的极限检测浓度研究

检测极限浓度综合了光子传输的微观过程信息、漫反射光的统计性质和仪器设备的系统性能,降低检测极限浓度是无创伤血糖浓度测量的目标所在。通过分析血糖浓度变化对光学参数的两种作用及其对光传播的影响,针对皮肤中葡萄糖主要分布真皮层的特点,引入有效信噪比的概念,推导了血糖检测极限浓度与光源检测器之间距离、有效仪器信噪比之间的关系。针对不同个体在表皮和真皮厚度的差异,用蒙特卡洛方法研究了其对检测极限浓度的影响,讨论了光学测头设计的方案和适应性。结果表明,通过选择合适的光源检测器之间距离,来自真皮层的有效信号能超过50%;假定仪器信噪比为10000,可获得满足FDA要求的血糖检测极限浓度。     

全光纤电流互感器的调制相位扰动补偿

为了提高全光纤电流互感器中的电流测量精度,针对正弦调制方案提出了一种改进的信号解调方法.首先给出了有效调制深度的表达式,分析了有效调制深度在实际工程应用中存在的3种外界干扰来源.为了克服这些干扰,采用高次谐波分量实时解出调制深度数值,以实现调制相位的扰动补偿.实验结果表明,被测电流在200~1 500 A范围时,改进的算法使系统的抗干扰性能提高了30倍,系统测量相对偏差维持在0.2%以下,满足高精度电流测量要求.     

混浊介质中光子的迁移程长研究

从时间分辨漫射方程出发推导了混浊介质中光子的程长概率分布函数，研究了平均程长、最可几程长与组织光学特性参数以及光源检测器之间的距离的关系。结果显示，约化散射系数对程长分布的影响要大于吸收系数的影响；平均程长在整个范同内与光源检测器之间的距离呈现良好的线性关系；而最可几程长在光源检测器之间的距离较大时与其呈线性关系。蒙特卡罗模拟结果显示与理论计算结果吻合。     

近红外光谱无创伤血糖浓度测量的内部干扰因素分析

生理变化是血糖无创伤测量过程中重要的干扰因素,而且不受人为控制.分析了温度变化对于组织的近红外吸收和散射特性的影响机制、特点和定量关系,以及对比研究了体内非糖成分变化与葡萄糖变化对组织光学特性的影响比例和速度.这些内部干扰因素的研究有助于探索新的光谱信号采集和处理方法,从而促进血糖无创伤测量的实现.