拓扑成像法的分层波导结构内部缺陷检测

将拓扑成像理论应用于分层波导结构,分析拓扑成像法在分层波导结构缺陷检测方面的应用可行性。首先,对拓扑梯度的表达式进行理论推导,阐述拓扑成像的基础理论和成像原理,对于厚度方向刚性连接的钢-铝双层板,本文结合实际检测需求,提出了优化的拓扑梯度表达式。然后,使用ANSYS有限元软件建立声场计算模型,根据优化的拓扑梯度表达式计算了直接问题和伴随问题两种情况下的声场分布,验证拓扑成像理论的可靠性。结果表明,拓扑成像方法可以准确定位钢-铝双层板中单缺陷和多缺陷,且具有良好的检测分辨率和定位精度,说明拓扑成像法对分层波导结构中的缺陷检测具有可行性。

面向脑机接口应用的便携式fNIRS拓扑成像系统:全并行检测与初步范式实验

与传统的核磁共振、脑电图等脑功能成像方法相比,功能性近红外光谱(fNIRS)技术具有抗电磁干扰和可直接检测血氧代谢信号等优势。本团队基于锁相光子计数技术发展了一套面向脑机接口(BCI)应用的便携式fNIRS拓扑成像系统,并开展了一系列仿体和在体实验,以评估该系统的性能。具体来说,仿体实验结果表明该系统具有良好的稳定性、线性度和抗串扰能力。在体实验采用了屏息和心算两种刺激范式,系统以4Hz的采样频率进行同步测量,结果表明,该系统可以准确跟踪全局兴奋(屏息刺激)和局部兴奋(心算刺激)的时间变化曲线。本团队进一步对心算刺激下的测量结果进行了光学拓扑成像,结果显示,此刺激的兴奋区域大致位于前额叶左半部中央位置。此外,本系统进行了充分的小型化设计,可以应用于医疗、日常等情境。这一系统可以实现高灵敏度、全并行的微弱兴奋信号检测,为fNIRS-BCI的临床应用提供了一种实用、高效的测量手段。

一种多通道扩散相关拓扑成像系统及方法

扩散相关光谱法(DCS)是一种新兴的无创检测组织深层血流流速变化的光学方法。开发了一种基于多时延光子相关器的多通道DCS拓扑成像系统,该系统主要包含长相干激光器、光子计数式光电倍增管和光子相关器。多时延光子相关器结构可以保证光强时间自相关曲线的高分辨率和大动态范围。结合该系统的成像特点,将基于相关扩散方程解析解的约束非线性优化算法作为模型,实现半无限空间条件下相关扩散方程解析解与实验测得的相关曲线的最佳匹配,以计算血流指数。动态仿体实验验证了该系统可以分辨液体介质的流速,且可以重建出不同流速的二维图像。