基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术研究

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1、中图分类号TN247论文编号102870312-S271学科分类号080402硕士学位论文基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术研究研究生姓名刘智学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机测控指导教师朱永凯副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一二年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringTheMeasurementoftherefractiveindexo

2、fbio-tissuesbasedonSpectraldomain-opticalcoherencereflectometricAThesisinComputerMeasurementandControlEngineeringbyLiuZhiAdvisedbyZhuYongkaiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2012承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独

3、立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要从上世纪90年代开始，科学家初步建立了光在生物组织中传播的数学模型，为

4、后人研究提供了理论依据，但其理论尚未完善。生物组织的折射率是其重要的光学性质。生物组织光学性质的研究，包括折射率测量的方法和技术正处于发展阶段。近年来，光纤生物传感技术为其测量开辟了新的道路。论文首先阐述了生物组织折射率的涵义，然后分析了生物组织折射率测量技术与光学低相干技术在国内外发展的现状与不足，提出了基于谱域光学相干反射法(SpectralDomain-OpticalCoherenceReflectometric,SD-OCR)的生物组织折射率测量技术，并设计了共光路干涉结构，提高了测量速度，抗干扰能力强。其中

5、，中心波长为850nm，半峰带宽为23.5nm的超辐射发光二极管(SuperLuminescentDiode,SLD)宽带光源发射的光，经Y型耦合器传输到样品端，由样品反(散)射后，回射入样品臂，经Y型耦合器传输到以闪耀光栅为核心分光元件，线阵CCD相机为光电探测器的光谱分析系统，并使用相机内置的A/D转换器与USB通用串行接口与计算机构建虚拟仪器系统，基于LabVIEW虚拟仪器开发软件编写数据采集，信号处理等应用程序，实现了连续数据采集、像元-波长转换、快速傅里叶变换(FFT)以及波峰检出等算法，完成测量系统的构建

6、与优化。对构建的实验系统进行了实验验证，与理论计算结果相符。使用标准K9玻璃样片作为样-3品进行验证实验，证明系统精度达到10量级，实验误差为0.29%。然后制作黄瓜浅表组织样品切片，实际测量了黄瓜浅表组织在850nm波长处的折射率，测量时间小于1分钟。最后对该系统技术用于测量折射率非均匀的组织样品的可行性进行了讨论。关键词：光学测量；生物组织；折射率；谱域OCR；傅里叶变换I基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术研究ABSTRACTTherefractiveindexofbiologicaltissueis

7、itsimportantopticalproperties.Sincethe1990’sscientistsinitiallyestablishedalightinbiologicaltissueofthespreadofthemathematicalmodel,toprovidethetheoreticalbasisofresearchforlatergenerations,butthetheoryhasnotbeenperfectedyet.Theresearchoftheopticalpropertiesofb

8、iologicaltissue,includingtherefractiveindexmeasurementmethodandtechnologyisdeveloping.Inrecentyears,theopticalfiberbio-sensingtechnologyoffersanewwayforitsmeasurement.Thispa