[发明专利]基于OCT的大动态范围流速的高灵敏度测量系统及方法

权利要求书

1.基于OCT的大动态范围流速的高灵敏度测量系统，其特征在于：包括宽带光源、宽带光纤耦合器、样品臂、参考臂和探测臂，所述样品臂包括样品臂准直镜，样品臂快轴扫描振镜、样品臂慢轴扫描振镜、样品臂聚焦透镜和样品；所述的参考臂包括参考臂准直镜、参考臂聚焦透镜和参考臂平面镜，所述的探测臂包括光谱仪准直镜、光谱仪闪耀光栅、光谱仪聚焦透镜和高速CMOS相机，宽带光源与宽带光纤耦合器一侧的一端连接； 宽带光纤耦合器另一侧的一端与样品臂准直镜的入射端连接，样品臂快轴扫描振镜位于样品臂准直镜的出射光路上，慢轴扫描振镜位于快轴扫描振镜的反射光路上，样品臂聚焦透镜位于慢轴扫描振镜反射光路上，样品位于样品臂聚焦透镜的焦深范围内，宽带光纤耦合器另一侧的另一端与参考臂准直镜的入射端连接，参考臂聚焦透镜位于参考臂准直镜的出射光路上，参考臂平面镜位于参考臂准直镜的焦面；宽带光纤耦合器一侧的另一端与光谱仪准直镜的入射端连接，光谱仪闪耀光栅位于光谱仪准直镜的出射光路上，光谱仪聚焦透镜位于光谱仪闪耀光栅的闪耀级次的出射光路上，高速CMOS相机位于光谱仪聚焦透镜的焦面。

2.基于OCT的大动态范围流速的高灵敏度测量方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：在谱域OCT样品臂中，采用快速锯齿波驱动与慢速阶梯波驱动的二维扫描策略对样品进行二维扫描，从而使干涉信号在快速扫描方向有小的采样时间间隔，在慢速扫描方向具有大的采样时间间隔，扫描得到的干涉信号进入谱域OCT探测臂，经过光谱仪分光，由高速CMOS相机采集，得到干涉光谱信号；

步骤二：对采集到的干涉光谱信号作去直流项和去自相干项处理，得到样品干涉光谱信号：

其中k为波数，t为扫描时间，对应不同的(x, y)位置，S(k)为光源功率谱函数，a(x,y,z)和v(x,y,z)分别为样品中不同位置的反射系数和多普勒流速，n为样品的折射率，

对上述信号进行快速傅里叶变换得到包含有流速信息的三维数据：

步骤三：对获得的三维数据进行双向相位分析，在快速扫描方向采用传统的相位分辨算法提取大流速信息，在慢速扫描方向利用高阶相关相位分辨算法提取小流速信息和对应于大动态范围流速的相位方差值，基于大流速信息与小流速信息可得到合成的流速图像，基于相位方差值构建的相位方差图像经空间滤波和二值化后得到掩膜图像，用掩膜图像对合成流速图像处理得到最终流速图像。