光声效应

摘要： 作为一种新兴的生物医学成像技术,光声成像以光声效应为成像基础,将光学和超声相结合,兼备光学高对比度、光谱多功能成像、超声高穿透度、易于与超声图像相融合、无创多尺度多模态成像等优点,具有广阔的临床应用前景。

摘要： 为了解决激光除漆声学监测方法难以满足实际生产需要的问题,采用贝叶斯判别方法进行了理论分析和实验验证,将除漆过程分为正在清洗、清洗完成且基底无损伤、基底损伤3种类别,结合光声效应分析除漆声信号在清洗过程的变化,提取特征参量建立判别模型,实现了对激光除漆的定量判别。结果表明,训练样本准确率达到99%,测试样本准确率达到98.7%。该方法具有较高的准确性和实用性,可为激光清洗声学监测的研究提供借鉴。

摘要： 利用吸收系数接近1的碳黑作为吸收介质,根据光声原理制作了一种高灵敏度的激光功率光声探测器。该光功率探测器可有效解决光电探测器量子效率对光源波长的选择性及热释电功率探测器灵敏度较低的问题,适用于宽波段,特别是中远红外激光功率的准确探测。利用该功率探测器搭建了Z扫描测量光路,研究了不同浓度及不同激光功率下硫酸铜水溶液的热光效应,并建立理论模型对实验结果进行数值模拟,理论和实验结果都吻合的很好。最终准确测得水的热光系数为-1.05×10^(-4)(K^(-1)),与实际结果吻合,表明该光声功率探测器可准确测量激光的功率。

摘要： 光声换能器是近年来迅速发展的一种新型器件,它可以将吸收的光能转换为声能并以超声波的形式发射出去。相比于传统压电型超声换能器,光声换能器具有灵敏度高、带宽大、制作工艺简单等优点,在工业无损检测和医学成像领域具有巨大的应用潜力。本文就近年光声换能器的材料组成、制作方法和应用进展进行了综述。

摘要： 随着太赫兹源的发展,利用组织的太赫兹波光声效应以非入侵方式对病变组织进行区分检测展现了巨大优势。通过有限元方法仿真分析了在1.0 THz下皮肤及皮肤癌的热效应与光声效应,并通过光声信号对不同生长时期的基底细胞癌进行分析。仿真结果表明,可以通过光声信号有效区分不同皮肤结构与不同基底细胞癌生长时期。该结果揭示了利用太赫兹波光声效应实现早期皮肤癌的太赫兹无损诊断的应用价值。

摘要： 关节炎性疾病发病率逐年升高,给社会经济造成了巨大负担,其早期诊治具有重要意义.光声成像是一种新型光学影像技术,结合了光显像和超声波接收转换的优点,可对关节开展形态学、微血管及功能成像,并可通过外源性造影剂实现分子成像.近10年来,研究人员开发了一系列光声成像仪器,包括独立光声断层成像系统、多模态影像系统等,针对关节炎性疾病开展了动物实验和人体试验,证实其在关节炎性疾病诊断中的价值,其中配备手持光声探头的一体化双模态光声/超声成像系统易于临床转化,有较好的发展前景.

摘要： 研究了带盖玻璃罐经蜡烛熏黑一半内壁,在交流电白炽灯照射时产生"嗡嗡"声的原理.结果表明:光白炽灯光周期性加热了炭黑颗粒导致其体积周期性膨胀,空气被扰动发声,玻璃罐起到回声放大的作用.

摘要： 对变压器的监测主要是通过检测变压器油中气体浓度的方法来判断其运行状态,为了增加光声光谱的检测灵敏度,研究了T型光声池的几何参数对声波大小的影响,发现当共振腔长度为吸收池长度的1/2时,池内的声波达到最小值,这将不利于微音器对声波信号的检测.同时吸收池的直径对声波大小也有较大影响,当共振腔长度为固定值时,随着吸收池直径的增大,声波的幅值逐渐减小,而当吸收池的直径为共振腔直径的2倍时,T型池的声波效果最好.

摘要： 碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)是一种新型的激光超声换能器(LIU-T)复合材料,具有高频率、宽带宽、高振幅的特性.该复合薄膜可作为高效、鲁棒的超声发射器用于诊断和治疗.纳米复合材料的固有结构提供了独特的热、光学和机械性能,这不仅有利于能量转换,而且对脉冲激光烧蚀具有很好的鲁棒性.PDM S聚合物具有高热弹性系数有利于材料的伸缩从而产生超声.研究了几种不同复合薄膜产生的光声信号特性,测试了不同衬底和水介质条件下的光声信号特性.利用碳纳米材料的高吸光性和PDM S聚合物的高膨胀性制作激光超声换能器,不但降低了材料的厚度,还有望产生高频高强度超声信号.实验用硬玻璃衬底厚度约为1 mm,软薄膜衬底厚度在微米级,水介质条件下的厚度为3 mm.在脉冲激光激励下,水介质下软薄膜条件、硬玻璃衬底、软薄膜衬底涂层端面超声压力分别为2.0,3.9和5.2 MPa.通过一系列的研究得出了结论:(1)软薄膜衬底(3×3)比硬玻璃衬底(3×3)更具有良好的负脉冲,更适合用在光声空化治疗方面;(2)水介质条件下不利于产生高强度光声信号.总而言之,采用激光超声换能器比压电换能器更具有产生高振福,带宽宽的超声信号的潜力,而且提供了一种没有电子等干扰结构的超声激励新方法,有望成为替代压电换能器的新一代激光超声换能器.这种新方法应用在磁声电成像领域可以大大减少超声激励源的干扰.同时,相对于将CNT混入PDMS中的方法,该方法更具有简单方便节省材料等优点.对于硬玻璃传统型衬底,实现的软薄膜衬底能产生较高的声压5.2MPa,并且中心频率在5MHz,-6dB超声带宽也相对较宽接近5 MHz,相比于早在2014年实现的CNT-PDMS激光超声换能器产生的4.5 MPa声压,本文方法更具有临床应用前景,应用在磁声电成像等方面具有很好的避免电磁干扰效果.

摘要： 金刚石薄膜由于具有很大的热传导率而广泛应用于微电子器件及光电子器件的热控制中,因此准确测量金刚石薄膜的热扩散率非常重要.目前新的光声光热方法热在进一步探索中,因此进行有关金刚石薄膜/硅基底结构在脉冲激光作用下的光声效应的理论研究十分必要.本文介绍了脉冲激光激发金刚石/硅结构光声效应的有限元分析.

摘要： 作为常用的太赫兹辐射源,光泵太赫兹激光器因其具有结构简单及谱线丰富等优势而受到众多研究人员的普遍研究和关注.然而,光泵气体太赫兹激光器的频率稳定性问题一直难以得到很好的解决,从而导致其应用范围及效果受到了很大的限制.为了提高光泵太赫兹激光器输出的稳定性,有效途径之一就是提高泵浦源的输出频率和功率的稳定性.本文给出了基于光声效应稳定激光器输出的方案,设计并搭建了原理性实验验证平台,利用现场可编程门阵列(FPGA)控制芯片对CO2激光器进行了光声稳频的闭环控制实验,从而实现了对CO2激光器输出激光的稳定控制.实验结果表明,基于FPGA的闭环控制系统可以实现对光声信号的高速采集和处理,以及对腔长的精确控制,从而有效地稳定光泵太赫兹激光器泵浦源的输出频率和功率,CO2激光器的功率可以稳定在输出功率的峰值且频率稳定度可达到10-8量级以上.

摘要： 气体吸收经调制的光能后转换成的热能使气体产生周期性振动,这种以声压表现出来的周期性振动,即便在弱吸收的情况下,也可被微音器检测.光声光谱气体传感器通过微音器检测光声效应产生的声波来探测痕量气体的浓度.微音器输出uV级的微弱信号,锁定放大器则是微弱信号检测的重要方法,本文重点介绍了一种利用锁定放大器实现微音器检测的方法.采用此方法,减小了1/f噪声和直流放大器的直流漂移的不利影响,实现了微音器微小信号的拾取.文中给出了样机的测试结果,提出了后续应用方法.

摘要： 油中溶解气体对于变压器早期潜伏性故障的诊断具有重要作用。光声光谱技术是基于光声效应的一种新型微量气体检测技术，文章基于光声光谱技术的基本原理，以甲烷和厶炔为例，对变压器油中多组分故障特征气体的光声光谱检测方法进行了研究。文中提出的基于分布反馈半导体激光器的光声光谱检测装置具有选择性好、检测范围大的优点，提出的基于最小二乘回归的多组分气体光声定量方法不需要池常数、气体吸收系数等参数，因而避免了这些参数引入的误差。实验结果表明，本文提出的方法能够有效地检测出多组分故障特征气体，为光声光谱技术的工程应用提供了方法参考。

摘要： 热波成像基于物质的光声效应,通过检测声波或热信号的幅值和相位可研究物质的光学、热学、力学等特性,能解决用常规检测方法无法或难以解决的问题,为揭示物质的微观奥秘提供了更多的研究和探索手段。

摘要： 本文对生物组织产生的光声信号及光声场进行研究,在此基础上用单元换能器对隐藏有异物的生物组织进行了光声层析成像.

摘要： 本文主要对激光产生的水下声源特性进行了研究,通过研究得出,脉冲激光汽化机制下产生的水下声源具有声源级高、脉冲窄、濒谱嗽等特点,完全可在水声方面进和行应用.

摘要： 本文主要对激光产生的水下声源特性进行了研究,通过研究得出,脉冲激光汽化机制下产生的水下声源具有声源级高、脉冲窄、濒谱嗽等特点,完全可在水声方面进和行应用.

摘要： 本文主要对激光产生的水下声源特性进行了研究,通过研究得出,脉冲激光汽化机制下产生的水下声源具有声源级高、脉冲窄、濒谱嗽等特点,完全可在水声方面进和行应用.

摘要： 本文主要对激光产生的水下声源特性进行了研究,通过研究得出,脉冲激光汽化机制下产生的水下声源具有声源级高、脉冲窄、濒谱嗽等特点,完全可在水声方面进和行应用.

摘要： 本发明提供了一种基于声光效应的脉冲光探测器，包括第一电极、第二电极、压电材料、光声材料、凹部，压电材料部为薄膜，凹部设置于压电材料部的一表面，凹部内设置有光声材料，第一电极连接于压电材料部的另一表面，第一电极的位置与凹部相对，第二电极连接于压电材料部的侧面；使用时，脉冲光照射光声材料，光声材料产生声波，在第一电极和第二电极间产生电信号，通过测量该电信号实现脉冲光的探测。本发明中，光声材料设置于凹部内，凹部陷于压电材料部内。当光声材料产生声波后，声波更容易地作用于压电材料部，从而在第一电极和第二电极间形成更强的电信号，所以本发明具有声波能量耗散小、脉冲光探测灵敏度高的优点。

摘要： 本发明涉及一种基于深度学习与气体光声效应的光声光谱识别方法与装置，其方法包括：利用光声效应和混合气体的光声光谱获取其对应的混合光声声谱；提取所述混合光声声谱的时域特征、频域特征、时频域特征；利用主成分分析法将所述时域特征、频域特征、时频域特征进行降维并映射到多维向量中；将所述多维向量、气体的浓度分别作为样本和标签，构建样本数据集；利用样本数据集训练时域卷积神经网络，得到训练好的时域卷积神经网络；将待识别的混合光声声谱输入到时域卷积神经网络中，识别出所述待识别的混合光声声谱所表征的混合光声光谱的气体的浓度。本发明通过结合光声效应和深度学习模型，提高混合气体的识别准确率和泛化能力。

摘要： 本发明提供了一种基于光声效应和压电效应的高灵敏脉冲光探测器，光声材料部设置于压电薄膜内，光声材料部与压电薄膜两表面的距离不等，第一电极和第三电极分别设置在压电薄膜的两表面，第二电极置于压电薄膜的侧面。应用时，第二电极接地，通过探测第一电极或第三电极的电势，均可确定脉冲光的强度。本发明中，光声材料部设置于压电薄膜内部，光声材料部不受外界影响，探测器稳定性高；只需要在压电薄膜外连接电极即可，设备简单。此外，脉冲光的强度可以通过第一电极电势或第三电极电势确定，或通过第一电极与第三电极间的电势差确定，确定脉冲光强度的途径多，探测结果准确度高。

摘要： 本发明公开了一种基于光声效应的高信噪比光声池及光声信号探测装置，光声池包括光声池外壳和位于光声池外壳顶部的窗口片，所述光声池外壳内底部设置底座，所述底座上设置声压传感器，所述声压传感器上方设置反射镜，所述反射镜安装于光声池外壳上，且反射镜与光声池外壳之间存在间隙或者反射镜上具有透气孔，使反射镜两侧的气压保持一致，所述底座与窗口片之间填充有标准气体，所述底座底部设有伸出光声池外壳的电极。本发明所公开的光声池通过在内部增加反射镜，最大化的降低了光声池受杂光的影响，同时通过反射增加入射光的吸收光程，进而提高了气体检测信噪比和灵敏度，具有结构简单、成本低、体积小等显著优势。

摘要： 本发明公开了一种基于光声效应的脉冲光声捕获装置，包括沿水平方向依次设置的激光器、空心光产生单元；还包括沿竖向由上至下设置的照明单元和图像收集单元；照明单元和图像收集单元之间设置有样品池，样品池中设置有样品溶液；通过设置空心光束产生装置将脉冲激光器产生的高斯光束转变为空心光束，对样品池内的样品微粒进行捕获，极大的减少了颗粒的损伤率；此外，通过空心光束激发样品溶液的光声效应形成光声场，光声场中会产生光声辐射力捕获溶液中的颗粒，同时通过改变脉冲激光器的脉冲宽度、脉冲频率和脉冲功率可以改变颗粒的捕获时间和捕获稳定性，解决了现有技术中溶液捕获中由于使用聚焦高斯光束而导致细胞和颗粒损伤的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种基于光声效应的脉冲光探测器及其制备方法，所述的探测器包括衬底、低声学阻抗材料、高声学阻抗材料、压电薄膜、下电极、光声薄膜和上电极。本发明的脉冲光探测器基于光声效应，不仅可以对宽光谱脉冲光的能量进行快速准确地分析和测量，而且具有能量耗散小和探测灵敏度高的优点。

摘要： 本发明涉及一种基于深度学习与气体光声效应的光声光谱识别方法与装置，其方法包括：利用光声效应和混合气体的光声光谱获取其对应的混合光声声谱；提取所述混合光声声谱的时域特征、频域特征、时频域特征；利用主成分分析法将所述时域特征、频域特征、时频域特征进行降维并映射到多维向量中；将所述多维向量、气体的浓度分别作为样本和标签，构建样本数据集；利用样本数据集训练时域卷积神经网络，得到训练好的时域卷积神经网络；将待识别的混合光声声谱输入到时域卷积神经网络中，识别出所述待识别的混合光声声谱所表征的混合光声光谱的气体的浓度。本发明通过结合光声效应和深度学习模型，提高混合气体的识别准确率和泛化能力。

摘要： 本发明涉及一种基于光声效应的宽光谱脉冲光探测器，包括：光转声模块、声耦合模块、超声探测模块、信号线和外壳；所述光转声模块作为探头，所述光转声模块包括聚焦透镜组和具有宽光谱吸光特性的光声薄膜，所述超声探测模块包括压电薄膜和吸声材料；所述聚焦透镜组、光声薄膜、声耦合模块、压电薄膜、吸声材料依次设置，所述光声薄膜、声耦合模块、压电薄膜、吸声材料设置在外壳形成的内腔。本发明的探测器采用基于光声效应的光声薄膜，光声薄膜由于光声效应产生超声，克服了光电效应光探测器的波长选择性问题。

摘要： 本实用新型公开了一种基于光声效应的脉冲光声捕获装置，包括沿水平方向依次设置的激光器、空心光产生单元；还包括沿竖向由上至下设置的照明单元和图像收集单元；照明单元和图像收集单元之间设置有样品池，样品池中设置有样品溶液；通过设置空心光束产生装置将脉冲激光器产生的高斯光束转变为空心光束，对样品池内的样品微粒进行捕获，极大的减少了颗粒的损伤率；此外，通过空心光束激发样品溶液的光声效应形成光声场，光声场中会产生光声辐射力捕获溶液中的颗粒，同时通过改变脉冲激光器的脉冲宽度、脉冲频率和脉冲功率可以改变颗粒的捕获时间和捕获稳定性，解决了现有技术中溶液捕获中由于使用聚焦高斯光束而导致细胞和颗粒损伤的技术问题。

摘要： 本实用新型公开了一种基于光声效应的脉冲光探测器，所述的探测器包括衬底、低声学阻抗材料、高声学阻抗材料、压电薄膜、下电极、光声薄膜和上电极。本实用新型的脉冲光探测器基于光声效应，不仅可以对宽光谱脉冲光的能量进行快速准确地分析和测量，而且具有能量耗散小和探测灵敏度高的优点。