1. 研究背景

在医学检测的过程中，光声检测技术具有效果良好，对人体无害的特点。本课题就是利用基于有限元的分析软件，模拟了光声信号在人体组织中传播的过程，并且研究组织中的光声信号的分布规律，分析了光声信号的谐振特性以及光声信号吸收的变化规律，利用实验研究光声光谱检测特性。理论和实验的结果为光声信号检测在医学成像中的应用，提供理论和数据支持^[1]。此外，光声检测技术在电化学分析^[2]，地物类型反演^[3]，材料属性检测^[4][5]等多方面也起到重要作用。

2.光声信号产生机理和研究现状

光声成像技术涉及光学，数学，声学等一系列科学领域。因此，了解什么是光电信号，它是怎样产生的就尤为必要的。脉冲激光作用在介质上而产生光声信号的机理的范畴是很广的，电致伸缩，气化，等离子的形成以及光压强效应等都会产生光声效应，这里主要针对的是光声效应进行研究^[6]，光声信号的产生以及接受如下图1。

光声效应也叫热弹效应，是在医学检测中常用到的光声信号的产生方法^[7]，它是一种物理过程：当介质收到脉冲激光的作用时，导致了其内部能量发生了沉积进而使得温度增加，温度的变化导致了介质的热胀冷缩，从而激发了可以由外部所检测到的超声信号^[8]。该机理对于研究对象具有可逆性，介质在脉冲激光消失后回复原状。而当脉冲激光持续时间够短的时候，因为该机理而产生的光声信号的幅值信号与能量的沉积成正比，介质的广吸收系数分布决定了形状^[6]。虽然在液体中，光声效应的转换效率低于10^-4，但是它产生的超声信号强度已经足够可以进行光声诊断，参数测量以及光声成像^[9]。

为密度变化量，

为比热。