Определение параметров ускоренного движения отражателя и деформационных характеристик глазного яблока (на модели и in vivo) по автодинному сигналу полупроводникового лазера

• Автор: Добдин, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21, 01.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 101 с. : ил.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ 15 И БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
1.1 Гетеродинные методы определения характеристик движения объектов
1.2 Гомодинные методы определения характеристик движения объектов
1.3 Автодинные методы определения характеристик движения объектов
1.4 Измерение механических деформаций глазного яблока
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТА

ПО АВТОДИННОМУ СИГНАЛУ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА
2.1 Определение ускорения равноускоренно движущегося объекта
при микро- и наносмещениях
2.2 Определение ускорения при неравномерно ускоренных
микро- и наносмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера
3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ
УПРУГИХ СФЕРИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК
С ПОМОЩЬЮ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРНОГО АВТОДИНА
3.1 Определение характеристик колебаний упругой сферической оболочки, заполненной несжимаемой жидкостью,
с помощью полупроводникового лазерного автодина
3.2 Измерение механических деформаций
упругой сферической оболочки, заполненной несжимаемой жидкостью, с помощью полупроводникового лазерного автодина
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ АВТОДИННОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
4.1 Исследование упругих свойств сферической оболочки
с помощью полупроводникового лазерного автодина
4.2 Метод измерения внутриглазного давления
с помощью полупроводникового лазерного автодина
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К одному из актуальных направлений, лежащих на стыке лазерной физики и биомеханики, относится проблема взаимодействия излучающего полупроводникового лазера [1-20] с поверхностью движущегося биообъекта, в зависимости от характера его движения или при механической деформации.
Автодинные системы на полупроводниковых лазерах отличаются компактностью, в них отсутствует разделение светового луча на опорный и измерительный и не требуется юстировка опорного и измерительного плеч, вследствие их совмещенности. Преимуществом автодинной системы является возможность создания систем измерения вибраций и перемещений методом, основанным на сравнении с эталоном, в качестве которого используется длина волны излучения полупроводникового лазера. В частности, таким образом, измеряется величина смещения и скорость движения отражателя, показано измерение сверхмалых скоростей теплового расширения твердых тел в ограниченном временном интервале, проводимых на основе анализа низкочастотного спектра автодинного сигнала.
Методы измерения характеристик движения отражателя при его ускоренном движении по автодинному сигналу в системе для этого случая разработаны не были. В настоящее время для измерения параметров ускоренного движения чаще всего используются волоконно-оптические и тензодатчики [21-23]. Однако их применение ограничено из-за контактного взаимодействия ускоряемой массы с датчиком. В связи с этим, представляет интерес разработка метода измерения параметров движения при равноускоренном движении внешнего отражателя.
В [24] показана возможность определения характеристик колебаний плоской поверхности твёрдого тела, с использованием интерференционного сигнала, полученного от автодинной лазерной

2.2. Определение ускорения при неравномерно ускоренных микро- и наносмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера
В настоящее время для измерения параметров ускоренного движения чаще всего используются волоконно-оптические и тензодатчики. Однако их применение ограничено из-за контактного взаимодействия ускоряемой массы с датчиком. Возможность использования полупроводникового лазера, работающего в автодинном режиме, для измерения переменного ускорения при микро- и наносмещениях объекта ранее не проводилась. Проведение исследований такой возможности составляло цель данной части работы.
Переменная составляющая автодинного сигнала в используемой модели записывается в виде:
где a(t) - ускорение внешнего отражателя, изменяющееся во времени.
Для нахождения изменяющегося во времени ускорения интервал наблюдения автодинного сигнала (2.6) можно разбить на п временных окон, в пределах каждого из которых значение ускорения ап можно считать постоянным и для которых справедливо соотношение:
При решении обратной задачи, как и в п.2.1, относительно параметров 9 и а используется функционал (2.2), получаемый при суммировании квадратов отклонений экспериментальных Рэксп и теоретических Ртеор величин автодинного сигнала (2.7) для различных временных интервалов:
(2.6)
4л a -t2
P(t) = cos(0 + — (V0 -t + - V-))•

(2.7)