技术领域
[0001] 本
发明涉及绝对流速测量领域，特别是涉及一种多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置与方法。
背景技术
[0002] 普勒光学相干
层析成像(DOCT)具有广泛的用途，如
眼底血管内血液的流速测量以诊断早期糖尿病、小动物脑部血管内血液流速的测量以研究脑
血管疾病已及早期胚胎的血液动
力学的测量。DOCT直接计算的流速实际是投影速度，即样品内粒子流速在入射光方向的投影值。投影值随普勒
角改变而改变，因此投影速度在实际应用中存在
缺陷。要得到绝对流速，就需要得到多普勒角。现有的多普勒角的测量方法的基本原理是利用OCT进行血管图像造影，采用傅里叶域光学相干层析成像(FDOCT)获取
视网膜视
乳头区的三维结构数据，进行二维血管信息提取及三维血管几何结构的重建，采用环形扫描或
水平扫描方式获取OCT的多普勒图像，最后根据二维血管提取的信息获取血管的几何边界数据，使用最小二乘法拟合血管边界,从而获得血管中心
位置,可以获得沿着血管中心线方向需要计算的血管位置的方向，从而获得入射光线与血管之间的夹角,即多普勒角度。这种方法是计算多普勒角度需要进行OCT
血管造影重建三维结构，并且需要利用几何边界和中心线方向构建数学模型，从而测得多普勒角度。这种方法的缺陷是，样品外壁结构不清晰就无法重建三维结构，并且构建数学模型需要进行复杂的数学运算，过程繁琐。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置与方法，用以快速、准确的计算绝对流速。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
[0005] 一种多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置，所述装置包括：短相干
光源、环形器、光
耦合器、参考臂系统、样品臂系统、
光谱仪以及计算机；所述短相干光源用于发出短相干激光；所述环形器设置在所述短相干光源的出射光路上，所述光耦合器设置在所述环形器的出射光路上，所述光耦合器用于将所述环形器传输的所述短相干激光分成两束，分别为第一激光以及第二激光；所述参考臂系统用于对所述第一激光进行反射，得到参考反射光；所述样品臂系统用于所述第二激光进行反射，得到样品反射光；所述参考光反射光和所述样品反射光通过所述光耦合器耦合后通过所述环形器进入所述光谱仪；所述光谱仪用于检测参考反射光与样品反射光的干涉光谱，并将所述干涉光谱传输至所述计算机；所述样品臂系统还用于测量被测样品的多普勒角；所述计算机根据所述干涉光谱以及所述多普勒角计算绝对流速。
[0006] 可选的，所述光谱仪包括：
[0007] 透镜，用于对所述耦合后的光进行
准直；
[0008] 光栅，设置在所述透镜的
透射光路上，用于将透射后的光按照
波长展开得到干涉光谱；
[0009] 聚焦透镜，设置在所述光栅的出射光路上，用于对所述干涉光谱进行聚焦，聚焦后的干涉光谱入射到CCD相机；
[0010] 所述CCD相机与所述计算机连接，用于记录所述干涉光谱并传输到所述计算机。
[0011] 可选的，所述样品臂系统包括：分度盘、X轴平移台、Z轴平移台、光学平板以及样品臂；所述光学平板用于放置被测样品；所述样品臂、所述X轴平移台以及Z轴平移台设置在所述光学平板上，通过调节所述样品臂、所述X轴平移台以及Z轴平移台的位置，使第二激光照射到所述被测样品上；所述分度盘与所述X轴平移台连接，所述分度盘用于测量所述被测样品的多普勒角。
[0012] 可选的，所述分度盘包括：游标环、
转轮、
主轴以及
尾座；所述转轮设置在所述尾座上，所述游标环与所述转轮连接，所述游标环通过所述主轴与所述X轴平移台连接；通过转动所述转轮来调整所述第二激光照射所述被测量样品的入射方向；所述游标环用于根据所述转轮转动的角度测量所述多普勒角。
[0013] 一种绝对流速测量方法，所述方法应用上述多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置，所述绝对流速测量方法包括：
[0014] 获取短相干激光；
[0015] 根据所述短相干激光获取参考反射光、样品反射光；
[0016] 测量被测样品的多普勒角；
[0017] 根据所述参考反射光以及所述样品反射光得到干涉光谱；
[0018] 根据所述干涉光谱以及所述多普勒角计算绝对流速。
[0019] 可选的，所述根据所述短相干激光获取被测样品的多普勒角，具体包括：
[0020] 调整样品臂系统，使短相干激光与所述被测样品内的粒子速度方向垂直，则短相干激光与所述被测样品内的粒子速度方向的夹角为90度；
[0021] 转动分度盘并测量所述分度盘的转动角度；
[0022] 根据所述夹角以及所述转动角度计算多普勒角。
[0023] 可选的，所述根据所述干涉光谱以及所述多普勒角计算所述绝对流速，具体包括：
[0024] 对所述干涉光谱进行傅里叶变换，得到变换结果；
[0025] 根据所述变换结果以及所述多普勒角计算所述绝对流速。与
现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
[0026] 第一、测量得到多普勒角，计算得到绝对流速，消除了DOCT流速测量受多普勒角影响的问题，提高了DOCT技术的实用性。
[0027] 第二、通过分度盘直接读取多普勒角度，直观便捷，无需增加扫描求解多普勒角，使该发明操作性强。
[0028] 第三，利用该发明可多次改变多普勒角，从而进行多次实验，多次计算绝对速度等参数，使实验结果更加准确。
附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030] 图1为本发明实施例多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置的结构示意图；
[0031] 图2为本发明实施例样品臂系统的结构示意图；
[0032] 图3为本发明实施例多普勒光学相干层析的绝对流速测量方法的
流程图；
[0033] 图4为本发明实施例多普勒夹角测量示意图。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0036] 本发明提供了一种多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置。该装置利用DOCT系统找到被测样品纵向投影流速为零的状态，即探测光与被测样品内粒子速度方向垂直的状态，通过样品臂系统的分度盘旋转一定的角度α，即可得到相应的多普勒角度为π/2-α，样品任何形状和结构都能测量其被测位置的多普勒角，且操作过程简单。多普勒角与DOCT投影速度结合，可计算绝对流速。
[0037] 如图1所示，一种多普勒光学相干层析的绝对流速测量装置包括：短相干光源1、环形器2、光耦合器3、参考臂系统5、样品臂系统4、光谱仪12以及计算机11。所述短相干光源1用于发出短相干激光；所述环形器2设置在所述短相干光源1的出射光路上，所述光耦合器3设置在所述环形器2的出射光路上，所述光耦合器3用于将所述环形器2传输的所述短相干激光分成两束，分别为第一激光以及第二激光。所述参考臂系统5用于对所述第一激光进行反射，得到参考反射光；所述样品臂系统4用于所述第二激光进行反射，得到样品反射光；所述参考光反射光和所述样品反射光通过所述光耦合器3耦合后通过所述环形器2进入所述光谱仪12。
[0038] 所述光谱仪12用于将耦合后的光按波长展开为干涉光谱，并将所述干涉光谱通过数据线10传输至所述计算机11。所述光谱仪12包括：透镜6，用于对所述耦合后的光进行准直；光栅7，设置在所述透镜6的透射光路上，用于将透射后的光按照波长展开得到干涉光谱；聚焦透镜8，设置在所述光栅7的出射光路上，用于对所述干涉光谱进行聚焦，并将聚焦后的干涉光谱传输至所述计算机11以及CCD相机9；所述CCD相机9用于记录所述干涉光谱。
[0039] 所述样品臂系统4还用于测量被测样品的多普勒角。所述计算机11根据所述干涉光谱以及所述多普勒角计算绝对流速。
[0040] 如图2所示，所述样品臂系统4包括：分度盘13、X轴平移台14、Z轴平移台15、光学平板16以及样品臂17。所述光学平板17用于放置被测样品19；所述样品臂17、所述X轴平移台14以及Z轴平移台15设置在所述光学平板16上，通过调节所述样品臂17、所述X轴平移台14以及Z轴平移台15的位置，使第二激光18照射到所述被测样品19上；所述分度盘13与所述X轴平移台14连接，所述分度盘13用于测量所述被测样品19的多普勒角。
[0041] 所述分度盘13包括：游标环20、转轮23、主轴21以及尾座22。所述转轮23设置在所述尾座22上，所述游标环20与所述转轮23连接，所述游标环20通过所述主轴21与所述X轴平移台14连接；通过转动所述转轮来调整所述第二激光照射所述被测量样品的入射方向；所述游标环20用于根据所述转轮23转动的角度测量所述多普勒角。根据标准样品的成像位置路径调节样品臂17、X轴平移台14和Z轴平移台15的位置，保证标准样品成像中心位置不随样品臂旋转而改变，使样品光焦点与分度盘13旋转圆圆心同轴，保证旋转后光斑位置不发生改变并且始终在等光程点处，分度盘13旋转的角度可由游标环20读出。
[0042] 如图3所示，多普勒光学相干层析的绝对流速测量方法包括：
[0043] 步骤301：获取短相干激光。
[0044] 步骤302：根据所述短相干激光获取参考反射光、样品反射光。
[0045] 步骤303：测量被测样品的多普勒角。
[0046] 调整样品臂系统，使短相干激光与所述被测样品内的粒子速度方向垂直，则短相干激光与所述被测样品内的粒子速度方向的夹角为90度(π/2)；转动分度盘并测量所述分度盘的转动角度；根据所述夹角以及所述转动角度计算多普勒角。
[0047] 如图4所示，调节X轴平移台14和Z轴平移台15的位置，使光学平板16旋转的圆心与等光程点同轴，利用DOCT确保的探测光24的路径与被测样品19内粒子速度方向垂直，此时多普勒角为π/2，然后旋转分度盘13，转动的角度为α，得到探测光25路径，经计算得到多普勒角为π/2-α，
[0048] 步骤304：根据所述参考反射光以及所述样品反射光得到干涉光谱。
[0049] 步骤305：根据所述干涉光谱以及所述多普勒角计算所述绝对流速。对所述干涉光谱进行傅里叶变换，得到变换结果；根据所述变换结果以及所述多普勒角计算所述绝对流速。
[0050] 传入到计算机的
信号为干涉光谱，该光谱的不同
频率成分对应样品内部不同深度处的后向散射光强度，透过傅里叶变换可以得到样品不同深度后向散射光强度分布，即为光学相干层析图像。傅里叶变换结果为复数，包含幅值和
相位信息，幅值用于结构成像，相位用于多普勒流速测量。在多普勒光学相干层析系统中，由样品内粒子的运动引入相邻两点之间的
相位差 根据公式 (写成Vz＝的形式)，其中λ是光源的中心波长，n是样品的折射率，τ是相邻两线之间扫描的时间间隔，可得到其纵向速度大小为Vz，纵向流速是绝对流速在纵向方向的投影，根据公式V＝Vz/cosθ，其中θ为样品的多普勒角，V为样品的绝对流速，最后可计算出样品的绝对流速V。
[0051] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
[0052] 第一、测量得到多普勒角，计算得到绝对流速，消除了DOCT流速测量受多普勒角影响的问题，提高了DOCT技术的实用性。
[0053] 第二、通过分度盘直接读取多普勒角度，直观便捷，无需增加扫描求解多普勒角，使该发明操作性强。
[0054] 第三，利用该发明可多次改变多普勒角，从而进行多次实验，多次计算绝对速度等参数，使实验结果更加准确。
[0055] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0056] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
