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全场相干层析系统参考光相位调制方法的研究

作　者: 张爽
导　师: 钟毓宁；许忠保
学　校: 湖北工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 光学相干层析全场相干层析参考光相位调制压电陶瓷模糊自整定PID
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

光学相干层析技术(OCT)是上世纪90年代提出的一种诊断成像技术,它能非侵入性地对活体内部机构及其生理功能进行可视化观察,在生物医学领域具有很高的应用价值。从大量背景噪声中提取微弱的层析信号是OCT技术的关键部分,也是近年来研究的重点,而参考光相位调制技术则关系到层析信号的有效探测。本文以剔除背景噪声、提高扫描速度为目的,选取全场相干层析成像技术(FF-OCT)作为研究对象,提出了一种基于压电陶瓷控制参考镜的正弦相位调制方法,便于信号的提取和处理。其主要研究内容包括：(1)在OCT基本原理及其关键技术的基础上,分析了FF-OCT的成像特点和背景噪声,研究信号的提取过程,从算法和图像处理方法上消除背景光和散射噪声,并完成了成像算法和最佳调制参数设计；(2)采用理想正弦波经数字移相电路后驱动压电陶瓷带动反射镜振动,通过控制正弦波的相位和振幅来保证参考光获得最佳调制信号,利用频率-同步探测技术、积分方法提取层析信号；(3)按照最佳参考光调制参数设计完成移相电路。数字移相电路通过单片机延时计数脉冲实现移相,采用锁相技术使移相信号与参考信号的频率完全相同,且精度高；(4)考虑到压电陶瓷驱动器本身固有缺陷,提出采用模糊自整定PID控制器控制、校正压电陶瓷。在文章结尾部分的实验结果证明了该参考光相位调制方法加入FF-OCT系统中的可行性和有效性,实现了参考臂的扫描控制,为层析信号的有效探测提供了根本保证,为进一步研究OCT技术奠定了基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 光学相干层析成像技术及其发展概况  9-10
  1.2 课题来源及研究意义  10-11
    1.2.1 课题来源  10
    1.2.2 研究意义  10-11
  1.3 本课题所做的主用工作及论文内容安排  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 FF-OCT成像基本原理  13-22
  2.1 OCT成像原理  13-18
    2.1.1 低相干干涉  14-17
    2.1.2 光外差探测  17-18
  2.2 FF-OCT成像特点  18-20
  2.3 FF-OCT系统的总体结构  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章参考光相位调制方法  22-53
  3.1 FF-OCT信号的获取  22-25
  3.2 具体方案  25
  3.3 按照最佳参考光调制参数设计移相电路  25-41
    3.3.1 硬件设计  26-38
      3.3.1.1 单片机系统  26-27
      3.3.1.2 整形电路  27-28
      3.3.1.3 锁相倍频  28-32
      3.3.1.4 波形变换  32-35
      3.3.1.5 具体电路  35-38
    3.3.2 软件设计  38-41
  3.4 PZT驱动工作台的设计  41-52
    3.4.1 PZT特性  42-44
    3.4.2 模糊自整定PID控制器  44-52
      3.4.2.1 PID控制原理  44
      3.4.2.2 模糊自整定PID控制思想  44-45
      3.4.2.3 模糊控制规则  45-46
      3.4.2.4 模糊控制器的算法设计  46-50
      3.4.2.5 实验分析  50-52
  3.5 本章小结  52-53
第四章实验结果  53-60
  4.1 实验系统  53-54
  4.2 系统调试  54-57
    4.2.1 信号光和参考光在干涉面的重合  54
    4.2.2 物面与参考面等光程的调节  54
    4.2.3 CCD摄像机设定  54-55
    4.2.4 PID控制器的调整  55-57
  4.3 样品实验  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章总结与展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
附录Ⅰ  65-68
附录Ⅱ  68

全场相干层析系统参考光相位调制方法的研究

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