Влияние внешней оптической обратной связи на определение параметров движений объектов, в том числе биологических, при микро- и наносмещениях по автодинному сигналу полупроводникового лазера

• Автор: Кащавцев, Евгений Олегович
• Шифр специальности: 01.04.21, 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ, С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО АВТОДИНА.

1.1 Автодинное детектирование в полупроводниковых лазерах.

1.2 Лазерные автодинные методы для определения характеристик движения внешнего отражателя.
1.3 Лазерные автодинные методы для исследования параметров движения биологических объектов
2. ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ ВНЕШНЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ НА ФОРМУ И СПЕКТР АВТОДИННОГО СИГНАЛА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА

2.1 Влияние уровня внешней оптической обратной связи на форму автодинного сигнала.

2.2 Влияние уровня внешней оптической обратной связи на спектр автодинного сигнала.

3. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ НАНОВИБРАЦИЙ С УЧЕТОМ УРОВНЯ ВНЕШНЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ.
3.1 Теоретическое обоснование метода определения амплитуды нановибраций с учетом уровня внешней оптической обратной связи.
3.2 Экспериментальные исследования и результаты
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ ПРИ МИКРОСМЕЩЕИИЯХ ОБЪЕКТА ПО АВТОДИННОМУ СИГНАЛУ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРА С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНЕЙ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
4.1 Метод определения ускорения при микросмсщениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера с учетом влияния внешней оптической обратной связи
4.2 Экспериментальные исследования и результаты
5. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ЛАЗЕРНОГО АВТОДИНА ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТРОЙ СОСУДИСТОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ.
5.1 Определение формы пульсовой волны по сигналу полупроводникового лазерного автодина.
5.2 Оценка риска возникновения острой сосудистой недостаточности по форме пульсовой волны
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


При этом анализ влияния внешней оптической обратной связи на форму автодинного сигнала и низкочастотный спектр автодинного сигнала для определения ускоренного движения объекта, совершающего микроперемещения, ранее не проводился. Полупроводниковый лазерный автодин может быть использован при изучении динамического состояния биологических объектов. С помощью лазерной автодинной системы были проведены исследования биений сердца дафнии, измерение параметров движений барабанной перепонки, измерение внутриглазного давления, измерение микросмещений лучевой артерии человека [-]. В настоящее время актуальной остается задача измерения формы пульсовой волны с помощью полупроводникового лазерного автодина. Известные контактные методы измерения формы пульсовой волны, такие как сфигмография, осциллометрический метод, могут вносить погрешность в результат измерений в силу контактного принципа измерения. Бесконтактными методами, позволяющими измерять форму пульсовой волны, являются гомодинные интерференционные методы [, ]. Сложная техника измерений и недостаточная точность указанных методов затрудняют их применение для анализа состояния сердечнососудистой системы. Авторы [] сравнивают зависимость от времени изменения частоты доплеровского сигнала, измеренного при смещениях стенки лучевой артерии, с первой производной сигнала датчика кровяного давления, измеряемого на среднем пальце руки, которая также пропорциональна скорости смещения стенки лучевой артерии. Авторы работы [] по доплеровскому сигналу определяли зависимость изменения скорости смещения стенки лучевой артерии от времени при прохождении пульсовой волны. При этом отмечалось, что по доплеровскому сигналу [, ] не удается определить направление смещения поверхности кожи, что затрудняет восстановление формы пульсовой волны. В связи с этим актуальной является задача по восстановлению формы движения отражателя, в качестве которого может выступать, в частности, поверхность кожи над артерией человека, с учетом определения направления смещения и с использованием полупроводникового лазерного автодина. Определение параметров внешней оптической обратной связи по автодинному сигналу полупроводникового лазера. Разработка метода определения нанометровых амплитуд вибраций объекта по автодинному сигналу с учетом уровня внешней оптической обратной связи. Определение ускорения при микросмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера с учетом влияния внешней оптической обратной связи. Исследование возможности применения полупроводникового лазерного автодина для восстановления формы пульсовой волны лучевой артерии человека и оценки состояния сердечнососудистой системы. Новизна исследований. Разработан метод определения амплитуды нановибраций объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера, позволяющий значительно повысить точность измерений вследствие учета уровня внешней оптической обратной связи. Разработан метод определения изменяющегося во времени ускорения при микросмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера с учетом влияния внешней оптической обратной связи. Показана возможность восстановления функции движения отражателя, в качестве которого выступает поверхность кожи над лучевой артерией человека в области запястья, с учетом определения направления смещения и с использованием полупроводникового лазерного автодина. Исследована возможность оценки риска возникновения острой сосудистой недостаточности организма человека по форме пульсовой волны. Достоверность полученных теоретических результатов обеспечивается строгостью используемых математических моделей, соответствием результатов численного и натурного экспериментов. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается применением стандартной измерительной аппаратуры, высокой степенью автоматизации процесса регистрации экспериментальных данных, а также соответствием результатов, полученных в ходе определения параметров движения отражателя с помощью автодинной интерференционной системы. Разработанный метод определения амплитуды нановибраций объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера позволяет значительно повысить точность измерений при учете уровня внешней оптической обратной связи.