[發明專利]一種吸收體吸收系數測量和同時光聲成像的無損檢測方法及其裝置

在審

• 申請號: 201710107212.3
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106725348A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 彭東青;朱莉莉;李志芳;李暉;葉高旭
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種吸收體吸收系數測量和同時光聲成像的無損檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1：多光譜脈沖激光器輸出的一定波長短脈沖激光經二維可調光纖耦合器至柱狀彌散光纖；所述柱狀彌散光纖經由嵌有吸收體的組織樣品的通道插入樣品內部適當位置，在內部對樣品進行無損全方位光輻照；

步驟S2：在柱狀彌散光纖光源的激發下，樣品內部多個空間位置的吸收體產生光聲信號；光聲信號經組織體與超聲耦合液外傳后由置于超聲耦合液的水浸式長焦區聚焦超聲換能器在樣品外部無損接收，所述超聲換能器受控于二維電控平移臺；

步驟S3：水浸式長焦區聚焦超聲換能器所接收的光聲信號由低噪聲脈沖超聲收發器進行限幅、整形、濾波和放大后送入多通道數字熒光示波器，利用光電二極管同步接收脈沖激光并轉化為光電信號觸發示波器，進行信號監測與采集，所得信號經示波器取多次平均之后，通過GPIB卡把數據傳給計算機以保存和處理；

步驟S4：利用計算機控制的步進電機精確控制并驅動二維電控可調平移臺對水浸式長焦區聚焦超聲換能器做直線平移實現掃描獲取光聲數據，逐點生成的光聲信號數據依次進行接收調理放大和采集保存；

步驟S5：在計算機上對采集的光聲信號進行處理，直接在計算機上用灰度變化呈現光聲信號的時辨變化和空間變化，得到掃描平面樣品內部光學吸收體的二維灰度光聲圖像；

步驟S6：計算機利用吸收體上下邊界的光聲信號P1、P2的時間間隔Δt和聲速V的乘積獲得吸收體厚度l，利用上下邊界的光聲信號幅值之比P2/P1與吸收系數α和厚度l的關系P₂/P₁＝exp(αl)，反演出吸收體的光學吸收系數α；

步驟S7：返回步驟S1，采用多光譜脈沖激光器輸出新的一定波長短脈沖激光，獲得不同波長下的光聲圖像及光學吸收系數α(λ)。

2.一種吸收體吸收系數測量和同時光聲成像的無損檢測裝置，其特征在于：包括光聲激發光源部分、電控機械掃描部分、超聲采集與處理部分；所述光聲激發光源部分包括脈沖激光器、二維可調光纖耦合器以及光纖；所述電控掃描部分包括二維電控可調平移臺以及與其相連的通過計算機控制的步進電機，用以進行水平面的二維機械掃描；所述超聲采集與處理部分包括水槽、超聲耦合液、超聲換能器、低噪聲脈沖超聲收發器、多通道數字熒光示波器以及計算機；所述超聲換能器置于二維電控可調平移臺上，并浸沒于充有超聲耦合液的水槽內，獲取一維時間分辨超聲信號。

3.根據權利要求2所述的一種吸收體吸收系數測量和同時光聲成像的無損檢測裝置，其特征在于：所述脈沖激光器為多光譜脈沖激光器，所述脈沖激光器的輸出端經所述二維可調光學耦合器耦入所述光纖。

4.根據權利要求2所述的一種吸收體吸收系數測量和光聲成像的無損檢測裝置，其特征在于：所述光纖為多模柱狀彌散光纖，末端帶有一定長度彌散發光段。

5.根據權利要求2所述的一種吸收體吸收系數測量和光聲成像的無損檢測裝置，其特征在于：所述超聲換能器為水浸式長焦區聚焦超聲換能器，并受控于二維電控平移臺，其聚焦軸向與光纖光線方向平行。