Evaluation of LDF Signal Processing Algorithms Using Self-mixing Effect of Laser Diode

LD의 자기혼합 효과를 이용한 LDF의 신호처리 알고리즘의 평가

This paper describes the results of investigations comparing the relative in vitro responses of different signal processing algorithms for laser Doppler flowmetry(LDF) using self-mixing effect of laser diode(LD). A versatile laser Doppler system is described which enabled complex signal processing to be implemented relatively simply using digital analysis. The flexibility of the system allowed a variety of processing algorithms to be studied by simply characterising the algorithm of interest under software control using a personal computer. Two in-vitro physical models are also presented which was used to maintain reproducible fluid flows Flows of particles were studied in two physical models using a 780nm laser diode source. The results show that frequency weighted algorithms(first and second moments, rate to zero moment) are responsive to particle velocity more than concentration, whereas non-weighted algorithm (zero moment responds to concentration and velocity.

본 논문에서는 레이저 다이오드의 자기혼합 효과를 이용한 레이저 도플러 혈류계를 위한 신호처리 알고리즘들에 대한 in vitro적인 실험결과를 비교하였다. 단순하고 유연성있는 레이저 도플러 시스템을 구성함으로써 디지털 신호해석 방법에 의하여 여러 가지 신호처리 알고리즘들을 비교할 수 있도록 하였다. 이 시스템은 다양한 알고리즘을 퍼스널 컴퓨터를 사용하여 소프트웨어로 제어하므로써 다양한 알고리즘을 선택하여 비교 연구할 수 있도록 하였다. 또한, 유체 흐름의 재현성과 조직의 혈류 흐름을 모의하기 위하여 두 개의 실험적인 혈류모델을 제작하여 적용하였다. 광원은 파장 780nm의 레이저 다이오드를 사용하였으며, 3 종류의 입자 농도와 속도를 갖는 액체를 두 개의 실험모델에 흘리면서 측정된 결과들을 비교하였다. 그 결과 주파수로 가중되지 않은 알고리즘(0차 모멘트)이 속도와 농도변화를 잘 나타내는 반면에 주파수로 가중된 알고리즘들(1차와 2차 모멘트, 0차 모멘트와의 비)은 농도보다는 속도 변화를 잘 나타내었다.