Measurement of blood flow velocity is key to understanding physiology and pathology in vivo. While most measurements are performed at the middle of the blood vessel, little research has been done on characterizing the instantaneous blood flow velocity distribution. This is mainly due to the lack of measurement technology with high spatial and temporal resolution. Here, we tackle this problem with our recently developed dual-wavelength line-scan third-harmonic generation (THG) imaging technology. Simultaneous acquisition of dual-wavelength THG line-scanning signals enables measurement of blood flow velocities at two radially symmetric positions in both venules and arterioles in mouse brain in vivo. Our results clearly show that the instantaneous blood flow velocity is not symmetric under general conditions.

为减少浮选气泡合并、破碎等变化对泡沫表面流动特征提取的影响，提出了一种非下采样剪切波变换（Nonsubsampled Shearlet Transform，NSST）域红外目标分割及改进加速鲁棒特征（Speeded Up Robust Features，SURF）匹配的泡沫表面流速检测方法。首先，对相邻两帧泡沫红外图像 NSST分解，在多尺度域构建图割能量函数的边界、亮度、显著性约束项实现对合并、破碎气泡的分割；然后，对分割后的背景区域进行 SURF特征点检测，通过统计扇形区域内的尺度相关系数确定特征点主方向，采用特征点邻域的多方向高频系数构造特征描述符；最后，对相邻两帧泡沫红外图像进行特征点匹配，根据匹配结果计算泡沫流速的大小、方向、加速度、无序度。实验结果表明，本文方法能有效分割出合并、破碎的气泡，具有较高的分割精度，提升了 SURF算法的匹配精度，流速检测受气泡合并、破碎的影响小，检测精度和效率较现有方法有一定提升，能准确地表征不同工况下泡沫表面的流动特性,为后续的工况识别奠定基础。

为扩大流速传感器的测量范围并降低功耗, 制造并测试了一种基于自加热非晶锗薄膜热电阻的MEMS流速传感器, 它是由嵌入氮化硅薄膜的四个非晶锗热敏电阻和一对环境测温补偿电阻组成。四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件, 相互连接以形成惠斯通电桥。给出了MEMS工艺流程, 微加工制造了尺寸为8.9mm×5.6mm×0.4mm的流速传感器芯片。搭建了低流速和高流速气流通道实验装置, 对传感器的惠斯通电桥施加50μA的恒定电流(CCA), 实现了0~50m/s范围内的流速测量。结果表明, 传感器在低流速(0~2m/s)时的灵敏度约为81.6mV/(m/s), 在高流速(2~50m/s)时的灵敏度约为51.9mV/(m/s), 最大功耗仅约为1.03mW。

基于光学多普勒效应的无创血流测量技术具有实时性、无需介质、非侵入式等性质, 在临床医疗等领域存在着极大价值与应用前景。目前光学无创血流测量技术主要有激光多普勒血流测量技术、光学相干层析多普勒成像技术和光声多普勒血流测量技术。对这3种技术进行了原理分析, 简述了其研究现状, 并对这些新型技术的未来和发展进行了展望。

激光散斑对比成像(LSCI)是一种以宽视场方式监测血流速度的非扫描光学成像技术。LSCI技术具有高时间-空间分辨率、快速实时成像、非接触式、仪器结构简单、无需造影剂等优势。本文简要介绍了LSCI的基本原理，概述了反射式LSCI和透射式LSCI两种结构，综述了LSCI在皮肤血流、大脑皮层和视网膜血流等生物医学应用中的最新研究进展，并对其发展前景做了进一步展望，为血流监测提供理论依据和实践指导。

研究频域内流动血液散射的动态激光散斑, 基于单散射近似导出散斑场的功率谱, 并提出从散斑强度获得功率谱的算法。结果表明, 频谱通常由3个参数决定: 静态和动态散斑场之比、特征频率以及固定多普勒频移。提出从模拟功率谱中获得这些参数的算法, 并显示出良好的精度, 提出基于参数测量流速和随机运动的程序。

针对铂等常用金属热敏材料电阻温度系数(TCR)不高, 导致热式MEMS流速传感器宽量程测量时功耗高的问题, 设计了一种基于非晶锗(a-Ge)薄膜热电阻的低功耗、宽量程柔性MEMS流速传感器。非晶锗热电阻材料具有较高的TCR系数(约为-0.02/K)和室温电阻率(5Ω·m),传感器在较低的工作温差和功耗下可获得宽量程的流速测量。阐述了该柔性MEMS流速传感器的设计结构、工作原理、3D有限元建模和热-流场仿真结果。利用聚酰亚胺衬底空腔膜上的四个非晶锗热电阻同时作为自加热热源和测温元件。四个非晶锗热电阻组成一个惠斯通电桥, 同时结合热损失和热温差原理来实现宽量程流速测量和测向。仿真结果表明, 惠斯通电桥采用恒电流供电只需120μA, 使得非晶锗热阻的工作温度与环境温度之间的温差不高于6K, 就可对0~50m/s范围内的流速进行测量, 且功耗在1.368mW以内。该柔性流速传感器易于采用MEMS技术批量制造, 可贴于曲面应用, 非常适于物联网等低功耗流速传感领域。

激光诱导荧光(LIF)技术具有非扰动、实时原位测量、组分选择性强、灵敏度好、时空分辨率高等优点,可用于燃烧诊断中测量火焰的重要特征参数。介绍了LIF技术的原理及其在燃烧诊断中的应用,重点阐述了LIF技术在成像火焰瞬时结构、定量测量组分浓度、混合场温度、火焰温度和流场速度方面的研究进展,讨论了LIF技术在测量燃烧流场参数时的技术特点和挑战,展望了高速平面LIF、体LIF和多场同步测量方面的发展趋势。