moorFLPI-2 – desktop setup.
moorFLPI-2 – Capturing high resolution blood flow images in real time
The moorFLPI-2 blood flow imager uses the laser speckle contrast technique to deliver real-time, high-resolution blood flow images, providing outstanding performance in a wide range of pre-clinical and clinical research applications.
User-friendly features promote smooth workflow and enable the high through-put required to scan cohorts quickly and accurately. Advanced analysis functions help you to draw sound conclusions from your blood flow images. Product highlights include;? Non contact imaging technique.
? Blood flow videos of any exposed tissue (skin or surgically exposed tissues).
? Best spatial resolution of 10 microns per pixel to reveal detailed morphology.
? Real-time video frames rates to capture dynamic changes in flow.
?
Add multiple “regions of interest” to assess and quantify blood flow changes in real time and post measurement. Area of ROIs calculated automatically.?
Image areas range from 5.6mm x 7.5mm to 15cm x 20cm with motorised zoom and auto focus, offering flexible and convenient imaging.? Colour photo image matches blood flow images precisely to aid identification of features.?
Compact design with flexible stand options for clinic or laboratory for convenient use in various experimental and clinical research settings.
The laser speckle technique
The full-field laser perfusion technique, also known as laser speckle contrast imaging, exploits the random speckle pattern that is generated when tissue is illuminated by laser light and changes when blood cells move in the sampled tissue. When blood flow is high, the changing pattern becomes more blurred and the contrast in that region is reduced. Therefore high flow is related to low contrast and conversely low flow is associated with high contrast.
The contrast image is processed to produce flux values that are colour-coded to correlate with blood flow in the tissue.
The strength of the technique is two fold; video frame rate blood flow images enables the tracking of fast transients coupled with very high spatial resolution. It is possible to view pulsation in finger tips and spatial variations due to deep breath, occlusion, reactive hyperaemia and other stimuli.
Technical advantages of Moor laser speckle are clear and include the use of motorised zoom and auto focus enabling the flexibility to image both small and large areas. Provision of spatial and temporal measurement modes allow optimum selection between image frame rate and spatial resolution. Colour photo provided by the measurement camera simplifies identification of key features.
Triggering function enables control and synchronisation of
the moorFLPI-2 with other systems.
Low Power
CCD Camera Firewire & USB. Auto Focus &
Applications and software
Established pre-clinical and clinical research applications are wide-ranging; examples include;
? Neuroscience – spreading cortical depression, stroke model assessment.
? Dermatology – inflammation and irritancy research.? Oncology – experimental tumour growth,
angiogenesis.
? Pharmacology – local and systemic responses.
? Plastic surgery – research into flap perfusion during surgery and post operatively.
? Chemical toxicology – inflammation and irritancy (e.g.
response to intradermal capsaicin).
? Intraoperative measurements – limb and visceral ischaemia and reperfusion.
? Cardiovascular research – e.g. endothelial function assessed with iontophoresis.
Dedicated software for measurement and analysis is provided to take advantage of the high acquisition speeds and spatial resolution provided by moorFLPI-2.
moorFLPI-2 software has been refined over a number of years in response to our customer feedback and is fully featured for setup, measurement, analysis, reporting and exporting.
Setup offers full flexibility to choose scan size and temporal resolution, enabling you to collect data that is appropriate to your measurement, be it just a single image or a longer blood flow video. Zoom and auto focus is set easily using either the front panel buttons or via software control.
Measurement starts with a simple click. Mark events
on the blood flow video and see changes in flow at pre-defined regions of interest (ROIs) that update graphically and histographically. Scan and ROI areas calculated automatically.
Analysis post measurement includes the ability to replay and re-analyse data offline by re-positioning regions of interest. This allows maximum utilisation of the data set. Five different colour palettes, and optional functions such as smoothing, image XY shift (to counteract movement mid measurement) and variable speed playback of blood flow videos enable you to present your data clearly. Report templates can be custom defined to produce the analysis and reporting that is needed from your studies from standard statistical routines to FFT analysis.
Export data to AVI, Matlab and graphical forms to extend the use of data for further analysis or presentations.
Your research
Please contact Moor or your nearest approved distributor to discuss your specific application. Ask to see the new system in action and evaluate it at your own facility.
Current publications using Moor laser speckle are wide
ranging and updated online at https://www.doczj.com/doc/f915441566.html,.
Forearm – wheel, flare and axon reflex due to capsaicin injection. Scan area approximately 15 x 20cm.
Cerebral blood flow imaging – MCAO model showing baseline blood flow image. 10 micron resolution, intact skull. ROI analysis shows flow reduction.
Issue 1
Specifications:
Quality Control
Moor Instruments is certified to ISO 13485: 2003. The moorFLPI-2? is CE certified.
Measured Parameter
Flux (tissue perfusion).
Range 0 – 5000PU.
Accuracy ± 10% compared to a standard LDI measured from motility standard.
Precision ± 3% of measured value.
Image size measurement accuracy ± 0.5mm or ± 5%, whichever is greater.
Distance measurement accuracy ± 5%.
Software
Windows? based control, image processing and analysis.
External Trigger Input / Output
1 x trigger input, 1 x trigger output, 0-5v (TTL) level transition range. All outputs / inputs
have independent user selectable scaling.
Zoom and Auto Focus
Controlled by motorised actuators via PC software or push buttons on scan head.
Aiming Beam
Alignment of aiming beams at 25cm.
Moor Instruments, established in 1987, is a world leader
in the design, manufacture and distribution of monitoring
and imaging systems for micro-vascular assessments. We
are proud now to include tissue oxygenation assessments
within this portfolio.
Firsthand experience of laser Doppler research and
development within Moor dates back to 1978 and with
this we have the breadth of knowledge to help with your
application and the enthusiasm to try and find answers to
any of your questions.
By giving priority to performance, quality and service, we
strive to ensure the highest levels of customer satisfaction.
Our dedicated design team is involved with a number
of development projects for other partners and
manufacturers. Whatever your needs, as a researcher,
clinician or manufacturer, Moor will work harder for you.
moorFLPI-2? with optional panel PC and MS3b mobile stand. About Moor Instruments
引言 散斑现象普遍存在于光学成像的过程中，很早以前牛顿就解释过恒星闪烁而行星不闪烁的现象。由于激光的高度相干性，激光散斑的现象就更加明显。最初人们主要研究如何减弱散斑的影响。在研究的过程中发现散斑携带了光束和光束所通过的物体的许多信息，于是产生了许多的应用。例如用散斑的对比度测量反射表面的粗糙度，利用散斑的动态情况测量物体运动的速度，利用散斑进行光学信息处理、甚至利用散斑验光等等。激光散斑可以用曝光的办法进行测量，但最新的测量方法是利用CCD和计算机技术，因为用此技术避免了显影和定影的过程，可以实现实时测量的目的，在科研和生产过程中得到日益广泛的应用，因此是值得在教学实验中推广的一个实验。本实验的目的是让学生初步了解激光散斑的特性，学习有关散斑光强分布和散射体表面位移的实时测量方法：相关函数法，通过本实验还可以了解激光光束的基本特点以及CCD光电数据采集系统。这些都是当代科研和教育技术中很有用的基本技术和知识。 实验原理 激光散斑的基本概念： 激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点，称为激光散斑（Laser Speckles）或斑纹。如果散射体足够粗糙，这种分布所形成的图样是非常特殊和美丽的（对比度为1）。
激光散斑是由无规散射体被相干光照射产生的，因此是一种随机过程。要研究它必须使用概率统计的方法。通过统计方法的研究，可以得到对散斑的强度分布、对比度和散斑运动规律等特点的认识。 图1 光散斑的产生(图中为透射式，也可以是反射式的情形) 图1说明激光散斑具体的产生过程。当激光照射在粗糙表面上时，表面上的每一点都要散射光。因此在空间各点都要接受到来自物体上各个点散射的光，这些光虽然是相干的，但它们的振幅和位相都不相同，而且是无规分布的。来自粗糙表面上各个小面积元射来的基元光波的复振幅互相迭加，形成一定的统计分布。由于毛玻璃足够粗糙，所以激光散斑的亮暗对比强烈，而散斑的大小要根据光路情况来决定。散斑场按光路分为两种，一种散斑场是在自由空间中传播而形成的（也称客观散斑），另一种是由透镜成像形成的（也称主观散斑）。在本实验中我们只研究前一种情况。当单色激光穿过具有粗糙表面的玻璃板，在某一距离
激光散斑和激光多普勒测量 从图1.3 可知，激光散斑主要应用于微循环的血流监测，这是因为激光散斑测量 法相对于放射性微球技术 [25] 、荧光示踪检测法 [26] 和氢离子稀释 [27] 等方法，具有非接触、 无创伤、能对血流分布快速成像等优点。具有相同优点的另外一种光学检测技术——激光多普勒速度测量技术，是利用粒子散射光的强度波动引起的多普勒频移来测量散射子的速度，它可用于监控血流以及人体其它组织或器官的运动。激光多普勒技术用于测量血流速度的研究始于20 世纪70 年代，至今已经发展为成熟的医疗诊断工具。与激光多普勒技术不同的是，激光散斑是受激光照射物体产生的随机干涉效应的颗粒状图案。如果物体由单个移动散射体（如血细胞）组成，散射图案会有波动。这些波动包含了散射体运动变化的信息。尽管激光散斑技术看起来和激光多普勒技术大相径庭，一个是多普勒现象，一个是干涉现象，但是通过数学分析，这两种方法在最终的数学表达上是可以统一的 (1.1 a)描述的是频率变化引起的强度变化，(1.1 b)是相位变化引起的强度变化。可以 看出激光散斑和激光多普勒是观察同一现象的两种不同途径，却各有自身的发展。 相干光照射的运动散射粒子会引起光强的随机波动，其物理基础可以通过两种方 式来表示：随机相干图案的波动（时间积分和微分的时变散斑或动态散斑）和不同频率之间产生的拍频和混频（多普勒频移）。图1.4 展示了运动散射粒子引起的随机光强波动的测量方法。 .2 激光散斑测量与统计特性 5 固体或流体的散射粒子运动时，会产生多普勒频移。对同向运动的散射体，其所 有的或大部分的散射光具有相同的频移，这时需要加入参考光源来产生频率差。不移动的参考光源与运动散射粒子频移的频率差与散射粒子的运动速度相关，这就是典型的激光多普勒测速仪的外差测量法。当散射粒子运动产生的多普勒频移具有一定的范围，即产生了多普勒频移谱，这时频移之间会发生相互的自拍频，在零频附近展开，此为频率的零差，可以使用光子相干光谱测量 [14,15] 。
武汉轻工大学 毕业设计（论文） 论文题目：基于激光散斑进行位移测量 院系: 电气与电子工程学院 学号: 101204222 姓名: 王斌 专业: 电子信息科学与技术 指导老师: 李丹 二零一四年五月
摘要 用散斑法测量无题的位移、应变、振动、等是散斑法在实验力学中的主要应用之一。这种测量方法不但有非接触的优点，而且可以测量面内及离面的位移。物体表面以及内部的应变、比较圆满地解决振动与瞬变的问题。本文主要介绍了散斑测量技术的发展情况，对激光散斑的特性进行了系统的分析。 激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。最后,对以上两种测量法的特点和测量误差产生的原因都作了简单的分析和比较。 关键词：激光散斑；位移测量；数字图像处理；位移散斑图
Abstract One main application of the speckle measurement method in experimental mechanics is to measure the displacement, strain, vibration and so on. This method can not only processed non-contact measurement, but also can measure the in-plane or out-plane displacement and transient. In this paper, we introduced the development of speckle measurement technique, and systemically analyzed the characters of speckle. The laser speckle based on holography is of great practical value and can measure micro-displacement. In surface micro-displacement is focused on in this paper. The two laser speckle patterns are respectively shot before and after the object is moved. Digital speckle correlation method and speckle photography are used to measure a small displacement moved along x or y axle. The above two methods are compared at the end of the paper. Keywords:laser speckle; displacement measurement; digital image process; displacement of speckle pattern
激光多普勒血流监测仪在口腔医学领域的临床实践 发表时间：2018-03-23T14:27:12.740Z 来源：《医药前沿》2018年3月第7期作者：姜荣华邵林琴[导读] LDF的工作原理[1]源于多普勒效应。LDF采用数根光导纤维光纤作为光源，发出波长780～820nm的激光. （滨州医学院附属济南市口腔医院山东济南 250000）【摘要】1975年Stern首先报道应用激光多普勒血流监测仪(LDF)监测皮肤血流，1986年LDF技术由Gazeliusetal首次在牙科文学中描述，认为该方法可高效的评估健康和创伤牙齿的牙髓活力。随着实验研究及临床实践的不断深入，激光多普勒血流监测法已基本成熟，成为一种客观、连续、实时、敏感、非侵入性、无风险的组织微循环血流动力学监测方法。本文重点就LDF的操作方法、影响因素及临床应用情况等作一综述。 【关键词】激光多普勒血流监测；牙龈血流；牙髓血流；牙髓活力【中图分类号】TH776 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2018）07-0142-02 1.LDF简介 1.1 工作原理 LDF的工作原理[1]源于多普勒效应。LDF采用数根光导纤维光纤作为光源，发出波长780～820nm的激光，通过探测器自牙冠射向牙髓，在牙髓中被运动的红细胞和静止状态的组织细胞散射。（因激光与体积过小的血小板碰撞后，由于反射光的量过小，不能被仪器捕捉;体积较大的白细胞，而使反射光不能连续的传导；只有血管中的红细胞体积较合适，能满足测量需要）。探头中的光纤接收信息后，再经计算机处理即可得到直观的测试结果。 1.2 测量指标 信号之间的主要关系是：PU=CMBC×V 血流灌注量（PU）敏感的指示组织微循环血流的实时改变，是主要的分析指标。不同个体PU值比较方法有两种：一是比较同一干预因素前后PU值的动态变化；二是比较同一空间解剖定位点的PU值[2]。 运动的血细胞密度(CMBC) 代表测量范围内红细胞数量的密度。 速度(V)代表测量范围内相关红细胞的平均移动速度。 回光总量(TB) 是返回到光探测器的发生多普勒频移和未发生频移的激光总量。血细胞密集程度越高，反射的光越少，因而TB值越低。 2.测量值的影响因素 （1）牙周血流而在同样使用硅橡胶夹板的前提下，使用橡皮障隔离牙周组织可显著降低牙周组织血流信号干扰[3]。 （2）测量深度测量深度与组织特性（组织结构和微血管床密度）、所用激光波长和探头中（输出和返回）两根光纤的间距有关。距牙髓深度2mm时测得的血流信号是釉质表面的十倍[4]，排除牙体组织厚度不一致对测量结果的影响。 （3）光源的波长激光波长与测量深度成正比，波长较大时，牙周血流也会加入干扰。实验证明波长785nm(激光二极管)是目前最可靠的LDF激光源[2]。 （4）色素牙结构中所含色素可影响光的散射及吸收[5]，氟斑牙人群能否纳入适应症需进一步研究。 （5）组织牵拉、探头与牙面的角度、光导纤维的摆动、呼吸幅度的改变等均可产生赝像波徒手固定探头可造成25%的误差[6]，因此建议测量时使用硅橡胶夹板或聚乙烯夹板打孔固定探头以提高测量数据的准确性。 （6）时间：上午的LDF值显著高于下午和晚上[6]。制定严格的时间计划，避免时间因素干扰。 （7）仪器校准设备与探头校准点为0PU-250PU，每月应校准一次。由于日常使用时难以避免校准液污染，建议校准液每年更换。 3.临床操作 3.1 打开设备并校准，嘱患者平躺休息10min。 3.2 被测牙牙面光洁，干燥，一次性托盘制取被测牙区牙列硅橡胶印模，修整印模，距待测牙龈缘2～3mm[4]处金刚砂车针垂直牙面打孔，以容纳探头。将带有探头的硅橡胶印模复位固定，探头导线自然弯曲。 3.3 嘱患者放松，待平稳后开始记录，持续30s，重复1次，同样方法测对照牙。 3.4 分析数据结果，打印报告单。 4.临床应用 徐洵[9]发现上颌中切牙的牙髓血流量稍大于上颌侧切牙。王莺[10]发现上颌前牙区血氧饱和度(SpO2)和平均血红蛋白(rHB)均低于下颌前牙区，腭侧角化黏膜SpO2和rHB均低于颊侧黏膜，很好的解释了临床中下颌组织愈合明显快于上颌、唇颊侧黏膜修复快于腭侧黏膜的现象。 Mesaros SV[11]发现2～4周的重建牙髓血流量明显增加，可协助判断短暂性牙髓缺血、牙髓缺血性坏死等不良结果。 因牙髓血流速度非常低，曲晓复将激光多普勒血流监测仪进行改良，发现血流范围、输出电压、光电放大器的电阻分别在0～10、10、100μΩ时有较强的监测能力，适用于低流量低流速的牙髓血流测量。 综上所述，虽然LDF在临床实际应用中存在诸多的不足，如：成本较高，耗时较长，且室内温度、光线、测量时间、探头与牙面的角度、呼吸幅度的改变以及任何干扰或阻塞光通道的物质均可导致LDF结果不准确。然而随着临床的规范操作、研究人员的不断探索总结以及仪器的升级改良，现LDF在探查牙髓血流微循环，牙龈、牙周韧带的血流，下颌骨种植体植入后骨组织血流分布的评估等方面广泛开展应用，混杂因素对研究结果的影响也逐渐降低，使得LDF逐步成为一种客观、连续、实时、敏感、无风险的组织微循环血流动力学监测方法。尽管目前LDF普及率仍较低，但在现代口腔医学中的价值日益凸显，这应该逐步成为一个在口腔临床上使用的基本技术。【参考文献】 [1] Jafarzadeh https://www.doczj.com/doc/f915441566.html,ser Doppler flowmetry in endodontics:a review [J].Int Endod J，2009，42(6). [2]吴劲松，激光多普勒血流测定法.中国激光医学杂志.1999.
第23卷 第1期2008年3月 北京机械工业学院学报 Journal of Beijing I nstitute ofM achinery Vol.23No.1 Dec.2008 文章编号:1008-1658(2008)01-0039-03 激光散斑位移测量方法研究 李晓英,郎晓萍 (北京信息科技大学 光电信息与通信工程学院,北京100192) 摘 要:激光散斑测量法是在全息方法基础上发展起来的一种测量方法,这种方法具有很强的实用价值。散斑位移测量不仅可以实现离面微位移的测量,也可以进行面内微位移测量。 主要是对面内微位移进行了测量研究,利用设计的测量系统将物体发生位移前后的散斑图由CCD 记录下来,分别用数字散斑相关法和散斑照相法对散斑图像进行了分析处理,并得出了相应的结论。最后,对以上两种测量法的特点和测量误差产生的原因都作了简单的分析和比较。 关 键 词:激光散斑;位移测量;数字图像处理 中图分类号:O436.1 文献标识码:A Research of d ispl acem en t m ea surem en t ba sed on l a ser speckle L I Xiao2ying,LANG Xiao2p ing (School of Phot oelectric I nfor mati on and Telecommunicati on Engineering, Beijing I nfor mati on Science and Technol ogy University,Beijing100192,China) Abstract:The laser s peckle based on hol ography is of great p ractical value and can measure m icr o2 dis p lace ment.I n surface m icr o2dis p lace ment is focused on in this paper.The t w o laser s peckle patterns are res pectively shot bef ore and after the object is moved.D igital s peckle correlati on method and s peckle phot ography are used t o measure a s mall dis p lace ment moved al ong x or y axle.The above t w o methods are compared at the end of the paper. Key words:laser s peckle;dis p lace ment measure ment;digital i m age p r ocess 散斑测量与其他测量方法相比具有光路简单、成本低、调试及操作方便等优点,从而在位移测量中得到了广泛的应用。其实,散斑不仅可测量物体的位移和形变,还可测量振动、无损探伤等等。散斑在精细无损计量方面具有很大的发展潜力,是目前研究的一个热点[1]。所以对散斑特性和规律研究具有非常重要的意义[2]。 1激光散斑测量基本原理 1.1散斑照相法 当一束激光射到粗糙物体表面时,光被物体表面反射后在成像空间形成散斑。若将物体发生微小位移前后的散斑分别对记录介质曝光一次,就会得到一副双曝光散斑图,光强度分布为: I(x,y)=I0(x,y)+I0(x-Δx,y-Δy)(1) I0(x,y)表示第一次曝光光强,I0(x-Δx,y-Δy)表示第二次曝光光强,Δx,Δy分别指物体发生的面内微位移。根据全息原理知,记录介质的振幅透过率与光强成线性关系,即: t(x,y)=a-bI(x,y)(2)式中,a与b为常数。 因为当物体发生一个较小的面内位移时,可以认为前后两张散斑图的微观结构相同,仅有一个相对位移。当用一束细平行激光照射该散斑图时,在接收平面上可以接受到散斑图的夫琅和费衍射图样(杨氏条纹),其振幅分布由记录介质振幅透过率的傅里叶变换决定,经分析可得出微位移和条纹间距之间的关系[3,4]: Δx= λL M d x Δy= λL M d y (3) 收稿日期:2008-01-16 作者简介:李晓英(1975-),女,山西原平市人,北京信息科技大学光电信息与通信工程学院讲师,硕士,主要从事光学的教学与研究工作。
实验报告 陈杨 PB05210097 物理二班 实验题目:激光散斑测量 实验目的: 了解单光束散斑技术的基本概念，并应用此技术测量激光散斑的大小和毛玻璃的面内位移。 实验内容： 本实验中用到的一些已知量：(与本次实验的数据略有不同) 激光波长λ = 0.0006328mm 常数π = 3.14159265 CCD像素大小=0.014mm 激光器内氦氖激光管的长度d=250mm 会聚透镜的焦距f’=50mm 激光出射口到透镜距离d1=650mm 透镜到毛玻璃距离=d2+P1=150mm 毛玻璃到CCD探测阵列面P2=550mm 毛玻璃垂直光路位移量dξ和dη， dξ=3小格=0.03mm，dη=0 光路参数：P1=96.45mm ρ(P1)=96.47mm P2= 550mm dξ=3小格=0.03mm （理论值） 数据及处理： 光路参数： P1+d2=15cm P2=52.5cm
d1=激光出射口到反射镜的距离+反射镜到透镜距离=33.6+28.5=62.1cm f ’=5cm d=250mm λ=632.8nm (1)理论值S 的计算： 经过透镜后其高斯光束会发生变换，在透镜后方形成新的高斯光束 由实验讲义给的公式： 2'2 012'11 '' 2)()1(d f W f d d f f λπ+--- = πλd W 01= 201W d πλ= 代入数据，可得： '' 1 21 221''12 2 22 01 02 2 2 2101102 d 15(1)() 5 62.11559.6332439.63362.12515511f d f cm P d d f f cm cm P cm cm cm cm cm cm cm cm d W W d d W d f f W λπ πλ???? ? ? ???? ?????? ?? ? ? ? ? ? ? ? ????? ???? -=-=--+-=-+ =≈-+= = -+-+= 可得 由公式-31.80010cm ≈? 此新高斯光束射到毛玻璃上的光斑大小W 可以由计算氦氖激光器的
激光多普勒血流仪用于检测牙髓血流的比较研究 摘要目的使用激光多普勒血流仪（LDF）比较人的牙髓、手指、前臂、牙龈血流信号，评估血流仪测量牙髓血流的能力。方法使用激光多普勒血流仪对28例受试者的指尖、前臂、牙龈、不透明的橡皮障覆盖下的上颌中切牙以及去除橡皮障后的中切牙血流信号进行测量，记录测量结果，并进行统计分析。结果所有测量区域中血流信号在手指最大，依次是牙龈，没有橡皮障的牙齿，前臂，有橡皮障的牙齿。使用不透明橡皮障的牙齿的血流信号接近0。结论实验结果显示人的牙髓血流信号非常低，血流仪对于牙髓血流的检测有一定的限制。 关键词牙髓；血流；激光多普勒 激光多普勒血流仪虽然已经广泛应用于临床血流的监测，但目前还主要用于血流比较丰富组织。人的牙髓血流应该是非常缓慢的。本研究旨在使用激光多普勒血流仪比较牙髓、手指、前臂、牙龈的血流，评估血流仪对于牙髓血流的检测能力。 1 资料与方法 1. 1 一般资料本研究通过伦理委员会的审查，28例受试者于2016年1～5月参与了实验，其中男20例，女8例，年龄22～55岁，平均年龄（38.6±10.4）岁，受试者的上颌中切牙常规临床检查诊断健康，无龋病、磨耗、脱色等缺陷，无系统性疾病或心血管疾病，无高血压，近期未使用相关药物。实验之前，研究目的和方法充分向每例受试者解释清楚，获得受试者的知情同意。 1. 2 组织血流的检测牙髓、牙龈、指尖和前臂的皮肤的血流通过以下方法测试。测试部位使用多普勒激光照射 （2 mW，780 nm）（FLO-C1 HP Omegawave Inc.，Tokyo），反射光被引导回激光多普勒血流仪，通过光电转换，显示出测试部位的血流信号值。 1. 3 激光多普勒血流仪测量血流测量之前，取上颌切牙的印模，在石膏代型上制作树脂甲冠，覆盖中切牙的唇腭侧表面。树脂甲冠唇侧延伸并覆盖部分牙龈。在树脂甲冠中嵌入两个不锈钢套管：一个在唇侧表面距离龈缘大约 2 mm，与牙面垂直，另一个正对牙龈，便于固定激光多普勒光纖探头。预备一个小的丙烯酸的薄片，埋入不锈钢的套管，用于指尖和前臂皮肤的测量。测量在实验室内进行，用空调将室温保持在23℃左右。依次对指尖、前臂、牙齿和牙龈进行测量。首先对左手中指的血流信号进行测量。激光多普勒血流仪的输出激光经光纤照射在手指，反射的光输入血流仪，待血流仪显示数据稳定后，记录所显示数据，为指尖的血流信号值。在前臂重复同样的测量过程。指尖和前臂测量完成后，进行上颌中切牙的测量，分别使用黑色的橡皮障和不使用橡皮障，最后测量牙龈。参与者处在躺椅的仰卧位，树脂甲冠使用牙科粘接剂固定。
激光散斑检测与三维激光检测 专业：测控技术与仪器 学号：12081403 姓名：黄春萍
引言 激光的发现进一步扩大了光学技术的应用范围，提高了光学技术在国民经济中的地位。激光的引入不仅使经典干涉技术开拓了测试范围，也提高了测量精度，而且激光技术大大带动了全息、散斑技术在工程应用方面的进展。传统的干涉仪只能检测透明介质的性能和检测光学表面的缺陷，而全息、散斑干涉的功能扩展到检测任何粗糙表面的形变、位移等力学特性。从而为无损检测技术开拓了一条宽阔的发展之路，并大大提高了检测精度、检出率和可信度。 当激光甚至白光自物体表面漫反射，或通过透明散射体时，在散射体附近或表面广场中，可以观察到或照相记录下一种无规则分布的明暗颗粒状斑纹，成为散斑。近年来发展起来的散斑摄影术和散斑干涉度量术，正是应用了激光的散斑形成一种崭新的光学测量方法，有广泛的应用前景。 一、激光散斑 1.激光散斑特性 （1）经透镜成像形成的散斑为主观散斑，在自由空间传播形成的散斑是客观散斑 （2）散斑的大小，位移及运动是有规律的，它可以反映激光照明区域内物体及传播介质的物理性质和动态变化。 （3）随机过程，统计方法研究散斑的强度分布，对比度和大小分布等。
2.散斑的概念及研究方法 激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体（例如毛玻璃）时，在散射表面或附近的光场中可以观察到一种无规分布的亮暗斑点，称为激光散斑（laser Speckles）或斑纹。 激光散斑是由无规散射体被相干光照射产生的，因此是一种随机过程。要研究它必须使用概率统计的方法。通过统计方法的研究，可以得到对散斑的强度分布、对比度和散斑运动规律等特点的认识。3. 散斑的成因及散斑的类型 在光场通过自由空间传播的条件下，从可见光波长这个尺度看，物体的表面一般都很粗糙，这样的表面可以看作是由无规分布的大量面元构成。当相干光照明这样的表面时，每个面元就相当于一个衍射单元，而整个表面则相当于大量衍射单元构成的“位相光栅”。对比较粗糙的表面来说，不同衍射单元给入射光引入的附加位相之差可达2π的若干倍。经由表面上不同面元透射或反射的光振动在空间相遇时将发生干涉。由于诸面元无规分布而且数量很大，随着观察点的改变，干涉效果将急剧而无规地变化，从而形成具有无规分布的颗粒
多普勒效应及其应用 姓名：许涛班级：应物二班学号：20143444 天津理工大学理学院 摘要:在多普勒效应中有多普勒频移产生,并且与波源和观测者的相对运动情况有关,以此为基础讨论了多普勒效应在卫星定位、医学诊断、气象探测中的应用。 关键词:多普勒效应;定位;测速。 引言： 在日常生活中,人们都有这样的经验,火车汽笛的音调,在火车接近观察者时比其远离观察者时高.此现象就是多普勒效应.它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的.多普勒效应是波动过程的共同特征.光波(电磁波)也有多普勒效应,并于1938年得到证实.此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 多普勒效应及其表达式 由于波源和接收器(或观察者)的相对运动,使观测到的频率与波源的实际频率出现差别.这种现象称为多普勒效应。 机械波多普勒效应的普遍公式 设波源S发出的波在媒质中的传播速度为v、频率为fS,接受器R接收到的频率为fR,以媒质为参考系,波源与接收器相对于媒质的运动速度分别为uS和uR,uS和uR与波源和接收器连线的夹角分别为θS和θR,如图1所示.此时可以推导得到 fR= v+uRcosθR /v-uScosθS fS. (1) 此式为波源和接收器沿任意方向彼此接近时的多普勒效应公式.如果波源和接收器沿任意方向彼此远离时如图2所示,同理可推导出 fR=v-uRcosθR /v+uScosθS fS. (2) (1)、(2)两式就是机械波多普勒效应的普遍公式,由两式我们可以得到诸如S 和R在同一直线上运动时多普勒效应各公式的表示形式.由此可以看出多普勒效应不但与波源S和接收器R的运动速度有关,而且还与S和R的相对位置有关。 1.2 光波(电磁波)多普勒效应的普遍公式 因为光波(电磁波)的传播不依赖弹性介质,它与机械波需要靠媒质而传播有所不同,所以公式 (1)和(2)对光波(电磁波)不再适用.但是从理论上我们可以推证出光波的多普勒效应公式.若光源发出光波的频率记作f0,观测者测得该光的频率为f,通过计算可得: f=f0√（1-β) /1-βcosθ. (3) 其中,β= v c ,c为真空中的光度,v为光源相对于观测者的运动速度,θ为光源
激光散斑计量技术是在多学科基础上发展起来的现代光学测量方法，选题较为合理。请尽快确定课题完成方式，完善相关技术路线，开展课题调研论证工作。80 激光散斑测量技术与应用研究 1 前言 近些年来，激光散斑计量技术发展迅速，已在许多领域得到了广泛应用。迄今为止，散斑测量技术经历了两个发展阶段：第一阶段1965-1978年，这一发展阶段以纯光学的相干计量技术为主，形成了一系列纯光学的全息散斑计量方法。对计量机理的解释，主要是用传统的干涉计量理论。第二阶段70年代末开始，这一发展阶段是以光电结合的精密计量技术为主的，全息散斑计量技术向着高精度、高速度及自动化方向发展，同时，发展出了用统计学方法解释的新理论，该理论更适合描述空间随机分布光场。 激光散斑计量技术是在多学科基础上发展起来的现代光学测量方法，主要有：直接照相法，双曝光法，电子散斑干涉法，错位散斑干涉法和散斑相关测量技术等。它具有全场，非接触，高精度，高灵敏度和实时快速等优点。现已广泛应用于振动，位移，形变，断裂及粗糙度的测量等方面，成为无损计量领域的有效工具，是当前国际上的热门研究课题之一。 图1.1 激光散斑的技术和应用发展时间路线图 2 激光散斑测量基本理论 1）散斑的形成 一般地说，电磁波以至粒子束经受介质的无规散射后，其散射场常会呈现确定分布的斑纹结构，这就是所谓的散斑。散斑的形成必须具备两个基本条件: 1）必须有可能发生散射光的粗糙表面。为了使散射光较均匀,则粗糙表面的深度必须大于波长; 2）入射光线的相干度要足够高,例如使用激光 从可见光波长这个尺度看，粗糙的物体表面可以看作是由无规分布的大量面元构成。当相干光照明这样的表面时，每个面元就相当于一个衍射单元，而整个表面则相当于大量衍射单元构成的“位相光栅”。相干光照射时，不同的面元对
改良激光多普勒血流仪检测牙髓活力的应用研究 摘要目的验证改良激光多普勒血流仪（LDF）在检测牙髓活力方面的应用。方法选择28例自愿者的上前牙健康齿作为检测牙，制作个别甲冠以固定血流仪探头。使用常规和改良激光多普勒血流仪对牙髓血流进行检测，对两组测量结果进行分析。结果有橡皮障的牙齿的频率范围在2.0 kHz和7.0 kHz 之间：4.0 kHz（2.0 kHz）。没有橡皮障的频率范围为4.0 kHz和14.0 kHz：10.0 kHz （2.0 kHz）。有橡皮障牙齿的频率的降低48.9%（21.2%），差异有统计学意义（P＜0.01，Wilcoxon’s signed rank test）。应用橡皮障，牙齿血流的减少64.6%（15.4%），差异有统计学意义（P＜0.01，Wilcoxon’s signed rank test）。结论改良激光多普勒血流仪在牙髓血流方面比常规血流仪有较强的检测能力，有推广价值。 关键词激光多普勒血流仪；牙髓；血流；活力 本实验主要验证改良激光多普勒血流仪在牙髓血流检测方面的应用。 1 材料与方法 1. 1 材料来源实验样本来自临床自愿者28例，平均年龄41.5岁，实验选用参与者健康上颌前牙，没有外伤史及治疗史，无龋坏，缺损，变色。常规冷热诊或电诊检测牙髓活力。 1. 2 检测仪器激光多普勒血流仪，改良激光多普勒血流仪，多导生理记录仪，信号处理软件等。 1. 3 检测步骤 1. 3. 1 甲冠的制作常规取牙齿印模，灌制石膏模型，在模型上使用自凝树脂制作覆盖检查齿的唇腭面的个别树脂甲冠。在甲冠唇面垂直放置一个不锈钢的套管正对牙面，要求套管中心距离龈缘约2 mm，套管的直径保证激光多普勒血流仪的光纤探头可以插入，并固定。 1. 3. 2 检测过程为了使记录条件标准化，最小化人为因素，所有实验在同一个实验室，使用空调保证室温恒定在25℃，检测由同一操作者进行。检测时，实验对象采取仰卧位，在实验前安静休息10 min。实验开始后，用开口器使实验者保持开口状态，将黑色不透明橡皮障覆盖测量牙的唇腭侧牙龈，暴露出测量牙面。使用少量Dycal将甲冠固定于检测齿，将血流仪的探头放入甲冠套管，与牙面接触，稳固。输入激光使用激光多普勒血流仪，反射激光经由特殊设计的光纤，将反射光平均分为两束，同时输入到常规激光多普勒血流仪和改良血流仪，将接收到的反射的光信号转化成电信号后，两个血流和流速同时用个人电脑和多导生理记录仪记录，由信号处理软件进行处理。测量结束后，去除橡皮障，保持甲冠及探头位置不变，再次进行测量。
激光散斑检测中剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术介绍 孙小勇周克印王开福 （南京航空航天大学无损检测中心南京中国２１００１６） 摘要：本文介绍了剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术成像的原理，对剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术应用于无损检测领域中散斑图像的获取方法进行了说明，列举了两种方法所得的散斑图，并比较了剪切散斑干涉术和相移ＥＳＰＩ技术在无损检测领域的应用，可为激光散斑检测技术应用到无损检测工作提供有益的参考。 关键词：无损检测剪切散斑干涉术相移ＥＳＰＩ技术 引言：激光散斑检测技术在无损检测应用广泛。与非光测技术相比，激光散斑检测技术具有非接触，高精度和全场等优点，是无损检测领域的一种重要和新兴的检测方法，随着激光散斑测量技术的发展，采用ＣＣＤ摄像机输出干涉图像信号，可直接将输出的数字化信号与计算机连接，自动处理，并可在计算机屏幕上实时观察到干涉图形，现场应用十分方便。 在激光散斑应用于无损检测领域过程中，出现了剪切散斑干涉和相移ＥＳＰＩ两种技术，本文将就两种技术进行介绍并比较其在应用过程中的差异。 １、剪切散斑干涉技术： １．１剪切散斑干涉的原理 电子剪切散斑干涉技术能直接测定位移的微分，对于应变非常有利。其基本原理是一般散斑干涉测量和剪切机理的结合，其装置是在一般散斑干涉测量光路的透镜前加上错位元件一剪切镜，通过不同的剪切元件，形成剪切散斑。其光路如图１所示，由激光器发出的激光经扩束镜照射在具有漫反射的物体上时，漫反射的光线通过剪切镜将产生偏折，在像平面上产生两个错位的像。它们在像平面上互相干涉，形成散斑干涉图像。该图像通过透镜由ＣＣＤ经图像卡采集到计算机中，并对
激光散斑成像的研究进展 摘要：事实上激光散斑成像在我们的生活中早就得到了广泛的应用、只是我们平常没有注意而已。例如在医学方面：利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性，此发明一种利用激光散斑成像仪监测肠系膜上微循环血流时空响应特性的方法，包括光路和成像系统。光路由氦氖激光器发出的光束耦合到光纤束形成均匀扩散光束构成；成像系统由带ＣＣＤ相机的立体显微镜、图像采集卡与图像采集控制软件、信号分析软件构成（1）。利用激光散斑成像监测光动力治疗的血管损伤效应，研究表明,通过对血管管径和血流速度的监测,激光散斑衬比成像技术可以用于评估光动力治疗过程中的肿瘤周围血管损伤效应（2）。在与环境相关的方面：近几年，研究出了一种先进的方法检测环境污染浓度的方法，提出了一种利用激光散斑和散斑照相技术的污染扩散非定常瞬时全场浓度测量的新方法。根据污染烟雾粒子成像、粒子散射、统计光学以及数字图像处理技术,从理论上详细论证了浓度场全场测量的原理和此方法测量的局限性,为进一步设计浓度场测量系统提供了参考依据（3）。当然激光散斑成像，主要是用在成像方面。特别是现代、随着照相技术的快速发展，激光散斑成像占据了越来越重要的地位。 关键词：激光散斑成像技术成像监测时空散斑效应外差探测信号引言：激光散斑技术由来已久，在牛顿的那个时代就已经开始被人们认识，那时牛顿就已经认识到“恒星闪烁”而“行星不闪烁”。随科学技术的快速发展，激光散斑得到了越来越重要的应用。是在成像方面，可以利用激光成像技术研究坐骨神经刺激时大老鼠躯体的感觉;在军事方面，有了合成孔径激光雷达监测激光散斑时空效应。 激光散斑的基础知识 对于激光散斑在很久以前人类就已经开始了研究。1730年牛顿已经注意到"恒星闪烁"而行星不闪烁，光源发出的光被随机介质散射在空间形成的一种斑纹。1960年世界出现了激光器，高度相干性的激光照在粗糙表面很容易看到这种图样，散斑携带大量有用信息。散斑在工程技术方面等各方面有广泛的应用。散斑的理论是统计光学的一部分，与光的相干理论在很多地方相似和相通。最初人们主要研究如何减弱散斑的影响，在研究的过程中人们发现散斑携带了大量的光束和光束所通过的物体大量信息。于是产生了许多的应用。例如用散光的对比度测量物体的粗糙度，利用散斑的动态情况测量物体的运动速度，利用散斑进行光学处理，甚至利用散斑验光等。
激光散斑的测量 By 金秀儒 物理三班 Pb05206218
实验题目：激光散斑的测量 学号：PB05206218 姓名：金秀儒 实验目的： 了解激光散斑的统计特性，学会两种处理激光散斑的重要方法----自相关函数法和互相关函数法。 实验仪器： 氦氖激光器，全反射镜，双偏振片，透镜，毛玻璃， CCD ，计算机。 实验原理： 激光自散射体的表面漫反射或通过一个透明散射体时，在散射体表面或附近的光场中可以观察到一种无规则分布的亮暗斑点，称为激光散斑。 （1）自相关函数 假设观察面任意两点上的散斑光强分布为I 11（x ,y ），22I （x ,y ）， 我们定义光强分布的自相关函数为： G （x1,y1；x2,y2）=〈Ｉ(x1,y1) Ｉ(x2,y2) 〉 进行归一化处理，可以得到归一化的自相关函数为： 222(,)()/1exp[()/]g x y G x I x y S ??=?<>=+-?+? （2）两个散斑场光强分布的互相关函数： 假设观察面任意一点Q1上的散斑光强分布为I 11（x ,y ），当散射体发生一个变化后（如散射体发生一个微小的平移220d d d ξη= +Q2上的散斑光强分布为I'11（x ,y ） 定义光强分布的互相关函数为：11221122GC x ,y ;x ,y )=
应用DIC 显微镜观察神经递质对大鼠脑片血管作用的方法 实验准备： 1．器械：剪刀、止血钳、不锈钢铲、50ml 、250ml 烧杯、注射器、培养皿、剃须刀片、玻璃钩、滤纸、加样器、尼龙筛（尼龙网和直径6cm 塑料瓶盖制成）、尼龙弓玻璃电极毛胚。 尼龙弓 移脑片管 加样器 可加热载标本台 尼龙丝 金、银或不锈钢弓 502胶粘合 加热进水口 出水口 ACSF ACSF 出液口 记录槽
2．仪器：微分相差干涉显微镜（DIC,带水浸镜头，LEICA DMLFS） 微分相差干涉显微镜及图像摄像记录系统 图像摄像记录系统（HAMAMASU Camera controller, C2400－60、Japan）振荡切片机（Vibroslice） 玻璃电极拉制仪（SUTTER INSTRUMRNT COMPANY） 微电泳仪（自制） 3．人工脑脊液(ACSF)配制： 分子式分子量工作浓度 mM 配液浓度（g/L） 1L 2L 4L NaCl 58.44 124 7.247 14.494 28.98 KCl 74.55 3 0.224 0.448 0.896 NaHCO384.01 26 2.184 4.368 8.736 NaH2PO4·2H2O 156.01 1.24 0.193 0.386 0.772 MgSO4·7H2O 246.47 2.0 0.493 0.986 1.972 *CaCl2110.99 2.0 0.222 0.444 0.888 *C6H12O6·H2O 198.17 10 1.982 3.964 7.928 *用前加入，以免浑浊或污染。 4.玻璃电极制备：玻璃电极拉制仪按使用说明操作。 实验程序: 1．脑片制备：
激光散斑实验中的数据处理 周清博 (中国科学技术大学软件学院2002级本科合肥市四号信箱11#132 230027) 摘要对激光散斑技术作了简要的介绍，主要介绍激光散斑实验中的数据处理技术和技巧。详细说明了相关函数的概念和应用，重点讨论信号处理理论如FFT和圆周相关定理在激光散斑测量数据处理中的应用及其意义，并就一些容易被忽略的部分进行了探讨。 关键词激光散斑，相关函数，快速傅立叶变换 Data Processing in Experiment of Laser Speckle Zhou Qingbo (2002 undergraduate of SSE, USTC Room 11#132, P. O. Box 4, Hefei 230027) Abstract This article presents a brief introduction of the technology of laser speckle, and focuses on the technique of data processing in the experiment of laser speckle. The concept and application of correlation are explained in detail. The application and significance of Theory of signal processing such as FFT and circular correlation theorem are discussed emphatically and some related forgettable parts are mentioned. Key words laser speckle, correlation, fast Fourier transform (FFT) 1.激光散斑简介 散斑是一种普遍存在的统计光学现象，它是光波经过介质的无规散射后呈现出的无规分布。在实物图像处理的过程中，散斑的存在经常会造成图像真实程度的损失，所以在最初的研究中，人们多考虑如何减弱或消除散斑的影响。然而，散斑通常携带了物体表面的大量有用信息，因此便于通过散斑的性质对物体表面的性质进行研究，这逐渐得到科技工作者的重视和研究，并在生产生活中得到了广泛应用。 激光束照射在粗糙表面或者透过透明散射体时，在散射表面或附近的光场可以观察到激光散斑。激光与普通光束比较，相干性非常高，因而形成的散斑就更加明显，应用很广。例如，在防伪技术上，通过与散斑图像相减来加密图像，解密时再与解码散斑叠加。医学上，可以摆脱长期依靠医生经验或者取样检验的困扰，利用散斑所携带的信息检验人体组织的生理状态，这就是所谓的光活检技术，在临床医学应用中具有重大意义。用激光散斑检验部件的表面粗糙度，具有快速和无破坏性的优点，在工业控制中有较高实用价值。 在本文中主要讨论的实验，是利用激光散斑结合计算机处理来测量散斑的统计平均半径和散射体的微小位移。其实验光路如下图所示，毛玻璃可以沿η轴进
《无损检测导论》 课程论文 激光散斑检测技术在航空领域的应用 一、应用背景 复合材料在航空、航天、兵器、船舶、汽车、建筑、医疗、制药、压力容器、橡胶工业等行业中占的比例越来越大，然而复合材料在生产和使用过程易产生开胶、分层、冲击损伤、渗水、蜂窝变形等缺陷，缺陷的扩展给装备带来安全隐患。目前国内复合材料的检测普遍采用落后的敲击法、超声波、声阻检测方法，这些方法普遍存在灵敏度低、对操作者要求高、缺陷难以定量和定位、检测速度慢等问题。国外普遍采用先进的激光错位散斑成像无损检测技术，不仅检测灵敏度高，缺陷可以直观数码成像，还可以精确测量缺陷的尺寸、位置，操作简捷方便、速度快，成为复合材料生产或现场无损检测专门解决方案。 成立于1977年的美国激光技术有限公司(LTI)是世界激光散斑成像无损检测技术的领导者，其激光散斑成像技术克服了其它检测手段和早期激光干涉检测技术的许多瓶颈和局限，广泛应用于飞机、火箭、卫星、导弹、舰船、飞船、装甲等生产或在役检测，在实践中证实了巨大的成本效益和超强的无损检测能力。 二、发展 激光散斑检测技术于八十年代初期开始应用于无损检测领域，纵观激光检测技术的发展历史,经历了几个发展阶段。20世纪80年代,出现了激光全息技术,虽具有灵敏度高的优点,也存在着干版化学处理繁琐、必须在隔振台和一定暗室条件下才能工作的缺点。通过CCD摄像机取代干版、隔振性能改善等一系列改进,出现了电子散斑干涉技术(ESPI),但其还不能适应现场检测的需要,目前已进入到激光错位散斑技术(shearography)时代。 激光错位散斑干涉技术该技术具有全场性、非接触、无污染、高精度和高灵敏度、快速实时检测等优点适用于蜂窝夹层结构、橡胶轮胎、复合材料粘结质量的检测，并已在航空、航天、汽车和建筑等领域得到了广泛的应用 三、基本原理 激光错位散斑干涉也称剪切散斑，是在单光束散斑干涉的基础上，利用有一定角度的玻璃光楔使得成像平面上造成特定的错位，在照相干板得到双曝光错位散斑图，再以适当的光路布置显现出条纹进行分析