[發明專利]非接觸式熱聲成像方法與裝置

有效

• 申請號: 201911084029.1
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN112782279B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 覃歡;王浩浩;邢達
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/24;G01N22/00;A61B5/0507;A61B5/00
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務所(普通合伙) 44386
• 代理人: 張大保

1.一種非接觸式熱聲成像裝置，其特征在于：包括微波源、函數發生器、微波發射天線、非接觸式超聲探測器、信號放大器、高速數據采集卡、計算機及顯示器、X-Y掃描平臺，直流電源，計算機分別與顯示器、高速數據采集卡、X-Y掃描平臺連接；非接觸式超聲探測器、信號放大器、高速數據采集卡依次連接；微波源與函數發生器連接，函數發生器可以觸發微波源反射脈沖信號，發射的脈沖信號經發射天線傳輸到樣品下方，非接觸式超聲探測器放在樣品的上方，非接觸式超聲探測器距離樣品在7?cm以內,計算機中具有采集控制程序、步進電機控制程序和數據處理程序，非接觸式超聲探測器的檢測部位是一個由兩塊不可移動的反射鏡構成的法布里珀羅標準具，探測器內部發出的入射光進入法布里珀羅標準具內，發生干涉，當有超聲波時，超聲波改變法布里珀羅標準具中介質的密度，從而改變光程差，導致反射光比例改變，探測器內的光電二極管測得反射光的比例變化。

2.如權利要求1所述的非接觸式熱聲成像裝置，其特征在于：法布里珀羅標準具接收的反射光強度表示為：?，其中：?，，I₀為入射光的強度，R為鏡面的反射率，n為法布里珀羅標準具內介質的折射率，λ為真空中入射光的波長，d為反射鏡之間的距離。

3.如權利要求2所述的非接觸式熱聲成像裝置，其特征在于：非接觸式超聲探測器通過改變光程差探測聲音信號，可在空氣中耦合，所述非接觸超聲探頭的有效探測窗口尺寸為5mm*3.5mm。

4.按照權利要求1所述的非接觸式熱聲成像?裝置，其特征在于：所述的微波源是脈寬為500?ns、頻率為6?GHz的高功率微波發生器。

5.按照權利要求1所述的非接觸式熱聲成像?裝置，其特征在于：所述的信號放大器額定電壓為15?V，50?dB增益，帶寬為30?kH至600?MHz。

6.按照權利要求1所述的非接觸式熱聲成像?裝置，其特征在于：所述的X-Y掃描平臺由兩個垂直相交、最小步距為5μm的電機組成。

7.按照權利要求1所述的非接觸式熱聲成像?裝置，其特征在于：所述的高速數據采集卡采樣率為50?MS/s。

8.一種應用權利要求1-7任一項所述的非接觸式熱聲成像裝置的方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)利用3％的瓊脂制成樣品，置于微波發射天線的波導口；

(2)利用函數發生器發射的脈沖序列觸發微波源產生脈沖微波；微波的發射頻率6GHz，脈寬為500?ns，發射脈沖峰值功率250?KW，重復頻率10?Hz，脈沖微波經微波發射天線傳輸到樣品池中，待測組織吸收微波能量引起瞬間膨脹和溫升產生熱聲信號，信號由非接觸式超聲探測器接收，非接觸式探測器距離樣品在7?cm以內；

(3)熱聲信號由非接觸式超聲探頭檢測，經過信號放大器放大然后被高速數據采集卡采集并保存至計算機，完成一次采集后，X-Y二維掃描平臺移動一個點，進行下一次數據采集；

(4)運用數據處理程序，利用濾波反投影算法重建處樣品的微波吸收分布圖，即熱聲圖像。