[发明专利]一种吸收体吸收系数测量和同时光声成像的无损检测方法及其装置

权利要求书

1.一种吸收体吸收系数测量和同时光声成像的无损检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1：多光谱脉冲激光器输出的一定波长短脉冲激光经二维可调光纤耦合器至柱状弥散光纤；所述柱状弥散光纤经由嵌有吸收体的组织样品的通道插入样品内部适当位置，在内部对样品进行无损全方位光辐照；

步骤S2：在柱状弥散光纤光源的激发下，样品内部多个空间位置的吸收体产生光声信号；光声信号经组织体与超声耦合液外传后由置于超声耦合液的水浸式长焦区聚焦超声换能器在样品外部无损接收，所述超声换能器受控于二维电控平移台；

步骤S3：水浸式长焦区聚焦超声换能器所接收的光声信号由低噪声脉冲超声收发器进行限幅、整形、滤波和放大后送入多通道数字荧光示波器，利用光电二极管同步接收脉冲激光并转化为光电信号触发示波器，进行信号监测与采集，所得信号经示波器取多次平均之后，通过GPIB卡把数据传给计算机以保存和处理；

步骤S4：利用计算机控制的步进电机精确控制并驱动二维电控可调平移台对水浸式长焦区聚焦超声换能器做直线平移实现扫描获取光声数据，逐点生成的光声信号数据依次进行接收调理放大和采集保存；

步骤S5：在计算机上对采集的光声信号进行处理，直接在计算机上用灰度变化呈现光声信号的时辨变化和空间变化，得到扫描平面样品内部光学吸收体的二维灰度光声图像；

步骤S6：计算机利用吸收体上下边界的光声信号P1、P2的时间间隔Δt和声速V的乘积获得吸收体厚度l，利用上下边界的光声信号幅值之比P2/P1与吸收系数α和厚度l的关系P₂/P₁＝exp(αl)，反演出吸收体的光学吸收系数α；

步骤S7：返回步骤S1，采用多光谱脉冲激光器输出新的一定波长短脉冲激光，获得不同波长下的光声图像及光学吸收系数α(λ)。

2.一种吸收体吸收系数测量和同时光声成像的无损检测装置，其特征在于：包括光声激发光源部分、电控机械扫描部分、超声采集与处理部分；所述光声激发光源部分包括脉冲激光器、二维可调光纤耦合器以及光纤；所述电控扫描部分包括二维电控可调平移台以及与其相连的通过计算机控制的步进电机，用以进行水平面的二维机械扫描；所述超声采集与处理部分包括水槽、超声耦合液、超声换能器、低噪声脉冲超声收发器、多通道数字荧光示波器以及计算机；所述超声换能器置于二维电控可调平移台上，并浸没于充有超声耦合液的水槽内，获取一维时间分辨超声信号。

3.根据权利要求2所述的一种吸收体吸收系数测量和同时光声成像的无损检测装置，其特征在于：所述脉冲激光器为多光谱脉冲激光器，所述脉冲激光器的输出端经所述二维可调光学耦合器耦入所述光纤。

4.根据权利要求2所述的一种吸收体吸收系数测量和光声成像的无损检测装置，其特征在于：所述光纤为多模柱状弥散光纤，末端带有一定长度弥散发光段。

5.根据权利要求2所述的一种吸收体吸收系数测量和光声成像的无损检测装置，其特征在于：所述超声换能器为水浸式长焦区聚焦超声换能器，并受控于二维电控平移台，其聚焦轴向与光纤光线方向平行。