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目的：光声成像继承了光学和超声成像两方面的优势.然而传统的光声成像主要是利用信号的时域特征信息.我们以前的工作表明，光声信号的功率谱能够提供一些不同于时域信号的信息.利用光声信号的功率谱信息，我们能够区分在仿生物体中的不同尺寸的微结构，进而定量地测量出微结构的尺寸信息.尽管如此，有关随机媒质中光声信号的功率谱理论给出的解释还是不够.我们期望通过本次研究，能够给出功率谱信号的各个物理量更为详细的解释，以及各个物理量的变化会对光声功率谱信号产生的影响给出更系统全面的说明.光声信号的功率谱的理论框架的给出，对于用光声功率谱来测量和成像方面都是一个非常有意义的工作.方法：首先，通过理论推导，给出最一般的光声信号的功率谱方程.功率谱方程表明，功率谱受到四个方面的影响：第一项和激光的入射能量和系统的增益有关，这是个常数项，和频率没有关系，只能调节功率谱的幅度.其他三项都是和频率有关，分别是激光脉冲的包络，换能器的指向性函数，光吸收体的空间自相关函数.然后，我们主要研究了和频率有关的这三项的变化对功率谱造成的影响.其中，我们引入一个在超声领域同样经常用到的一个参数——功率谱的斜率这个参数来定量地衡量功率谱的变化.1.采用两种函数来假定光脉冲的包络，即高斯函数和矩形函数.2.用两种光吸收体的自相关函数来研究对功率谱以及斜率的影响.两种函数分别是球函数和高斯分布函数，同样的，这两种函数也是在超声领域经常被用到的.3.研究了探头的指向性对功率谱的影响.4.最后，研究了带宽对功率谱斜率造成的影响.结果：我们定量地研究了功率谱斜率和成像系统的参数之间的关系，参数包括激光脉冲的包络，光吸收体的空间自相关函数，探头的指向性和信号的带宽.信号的斜率随着激光脉冲宽度的增加而减小.功率谱的斜率随着粒子的尺寸单调的减小.对于频率比较高或者换能器有效孔径比较大的时候，换能器的指向性对功率谱的斜率的影响会比较大.同时，也给出了定量的结果.最后，对功率谱信号，采用较大的频率带宽作线性回归分析会低于使用窄带宽得到的斜率.结论：本次研究，我们给出了功率谱信号的各个物理方面的详细解释.我们期望给出的光声信号功率谱的理论框架能够对用光声功率谱来测量和成像方面的工作有一些参考意义.