基于光学相干的油品色散及其补偿研究

发布时间：2020-07-28 16:41

【摘要】：食用油安全检测是迫不及待要解决的问题,检测体系涉及到油品的物理和化学性质、油品的色谱、核磁共振信号及光谱信息等,并未涉及油品的色散特性,掌握更多油品的信息,为油品检测的准确性提供基础依据。光学相干层析成像技术无论在人们的实际生活中,还是其他相关研究领域中的应用非常广泛,探索与研究光学相干层析成像技术,也具有重要的现实意义。由于在光学成像系统中,大部分光学元件和生物组织等样品都具有色散特性,会导致系统分辨率下降,因此,本文在提高OCT分辨率的基础上尝试获取油品色散信息。本课题针对油品折射率,高阶色散信息,色散补偿等研究内容,利用紫外分光光度计、频域OCT等实验系统,借鉴油品研究和OCT成像系统的诸多研究成果,以五种不同油品为研究对象,利用透射光谱法测量并计算油品折射率,以及从理论上推导色散特性对OCT信号影响,并尝试采用深度色散补偿方法对其进行色散补偿,以期获取多种油品的色散信息,并进一步提高OCT的轴向分辨率。1.在透射光谱法测定油品折射率研究中,用紫外-可见分光光度测量样品的透射光谱曲线,经分析计算出奇极值点的折射率。将折射率波长关系式用1stOpt软件和MATLAB工具箱拟合方法进行对比,合理确定并选用最优拟合的曲线公式。将五种油品用同样的方法处理后,得到五种油品波长折射率公式,并且在复相关系数为0.95~0.97区间,五种油品统一的拟合公式形式为:n(λ)=p_1+p_2λ~(0.5)+p_3λ+p_4λ~(1.5)+p_5λ~2+p_6λ~(2.5)。2.在色散对OCT信号的影响研究中,首先在理论上推导了样品色散对OCT信号包络宽度的影响,得到同种样品在不同光源条件下的包络宽度不同。其次将五种油品的折射率拟合公式分别用MATLAB数值模拟出各样品的二阶色散和三阶色散曲线,对比分析得出:三阶色散的数值很小,可以忽略不计,对OCT信号的影响主要研究二阶色散。因此,在本课题研究中,仅对二阶色散进行补偿来校正图像。3.在仅考虑二阶色散的基础上,色散补偿主要消除干涉信号中存在的二阶色散相位。本课题借鉴深度色散补偿方法,首先利用MATLAB模拟双层玻璃片的数值补偿,获得了二阶补偿系数与深度的关系,即:a_2=-1.176113×10~(-8)d~3+7.56984×10~(-5)d~2-0.0511285d+13.9887,验证了该补偿方法的可行性。用FDOCT对五种油品进行实验研究,采用Origin软件获取数据。结果发现:(1)油品仅能检测到液面上表面信息;(2)补偿后的信号半峰宽比补偿前的半峰宽小,层析图的分辨率提高;(3)不同油品的补偿系数分别为菜籽油:29(a.u.),花生油:27(a.u.),调和油:19(a.u.),芝麻油:23(a.u.),餐厨废弃油:35(a.u.)。主要结论是:不同波长下油品的折射率以及高阶色散信息可以作为检测油品的基础依据。色散补偿的过程中可以忽略油品的三阶色散,继而通过深度色散补偿方法,能获得不同油品的补偿系数,并有效提地高了OCT的分辨率。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TS227
【图文】：

曲线图,紫外分光光度计,样品制备,外观

图 3.4 紫外分光光度计仪器外观采集常用健康油品菜籽油（超市购买金龙鱼菜阳市兴平食品工业园）常温下，将菜籽油静置于玻璃杯中在，将玻璃片籽油滴入玻璃片夹层中，为防止油渗出，用小光光度计预热，进行基线校准，放入样品后选取透射率数据，用 MATLAB 画出透射率曲线图。分析射率及双层玻璃片的透射率，计算得到单层玻算得到油品和玻璃片 2 的透射率如图 3.5 所示0.60.81

基于光学相干的油品色散及其补偿研究

CALISISTO型OCT系统

二维图像,中心位置,光源,信号

图 5.8 光源中心位置处 A-line 信号图实验测试籽油的光学相干层析图像测定菜籽油滴入 5ml 的玻璃杯中，折射率设置为 2.3059，测得其 X.Z 二维图像（2D 模图 5.9 所示，中心位置点处的 A-line 信号（1D 模式下）如图 5.10 所示。

【参考文献】