在临床应用中, 许多患处血液流速的测量都需要在无菌操作下进行。而传统的基于超声换能器实现的光声流速测量方式都需要在检测区域与探头之间填充超声耦合介质, 从而无法实现无菌操作, 限制了这种检测方式在临床上的应用。本文报道了一种非接触式光声多普勒流速仪, 利用低相干的麦克尔逊干涉仪探测光声信号实现了流速测量。与超声探头为探测装置的光声多普勒血流仪相比, 该方法可以实现非接触式的光声流速测量。在模拟血液样品实验中, 定量的测量了横向流速, 其速度范围在0.2-3 mm/s, 同时获得了截面流速图像。另外, 活体小鼠耳部流速图像证明了该方法可以非接触、定量的测量血流信息。

利用光声相关谱法对血液流速进行了测量，并研究了激光重复频率以及血流方向与入射激光传播方向的夹角对血液流速测量准确性的影响。结果表明：血流速度越快，要求激光的重复频率越高；当血流方向与入射激光的传播方向垂直时，系统可以测量的血液流速范围为0.059～92.3 mm/s，测量值与真实值的相关系数为0.992；当血流方向与入射激光的传播方向不垂直时，测得的血液流速和实际血液流速的比值与样品倾斜角度成余弦关系。

研究应用光声-光学相干层析成像(PA/OCT)双模式成像方法测量血流绝对速度和角度。在双模式成像方法中,利用光声相关谱方法测量血流速度在垂直于探测激光光束传播方向的速度分量,利用多普勒光学相干层析成像测量血流速度在平行于探测激光光束传播方向的速度分量,最终得到血流绝对速度和角度。在不同倾斜角度条件下,针对绝对速度为1 mm·s ^-1的血液样品,PA/OCT测得流速结果的标准差为0.02 mm·s ^-1,测得的血流角度与实际样品倾斜角度的相关系数为0.997。实验结果表明,PA/OCT可用于测量血流绝对速度和角度。

为提高平面电感式微流控检测芯片的检测精度, 研究了油样过流速度与信号幅值大小的关系。介绍了电感式微流控检测芯片的检测原理, 理论分析了油样过流速度对检测信号幅值产生的影响并进行了公式推导, 然后采用控制变量法对其进行了实验验证。选用粒径在80-85μm之间的铁颗粒作为待测颗粒, 将油样的过流速度分别设定为0.02-0.10 ml/min进行了实验。结果表明, 随着油样过流速度的增加, 信号幅值逐渐减小, 且呈线性关系; 在其余因素不变, 仅改变油样的过流速度时, 检测信号的幅值最大可增大87.5%。研究表明, 实验结果与理论推导结论相符, 通过减小油样的过流速度可增大检测信号的幅值。该项研究对提高平面电感式微流控检测芯片的精度具有参考价值。

为了有效地测量风洞中的气体流速，以激光多普勒频移原理为基础，结合波长调制可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术，利用HITRAN 数据库，选取氧气(O2)分子在13144.5 cm-1附近的吸收谱线作为研究对象。在软件中建立了气体流速测量模型，模拟分析了流速测量结果；在实验室中利用超声风洞装置，建立了一套基于波长调制-TDLAS技术的流速测量系统，通过实验，提取出O2的二次谐波信号，根据O2分子吸收谱线的二次谐波信号的频移量反演风洞中的气流速度。实验结果表明，在实验室环境下，系统测量流速达到707.6 m/s，符合超声风洞的设计，测量误差范围为5.47%。实验结果为基于波长调制-TDLAS方法测量流速的小型化系统研制以及飞行实验进行了前期准备。

发展了一种基于光学相干层析(OCT)散斑的流速测量方法。与传统激光散斑信号相似，样品中某一点处OCT信号随时间的波动与该处散射颗粒的平均速度有一定的依赖关系。通过对OCT信号的滤波和解调，得到OCT散斑波动信号，再对该信号进行傅里叶变换，得到散斑信号的频谱分布，然后依据频谱分布中高低频分量比值(HLR)与流速间的定量关系，就能确定样品中的流速分布。基于OCT散斑强度信号而非相位信息的流速测量方法，实验研究了HLR与流速间的关系，并给出了毛细玻璃管模型的流速分布图像。

针对水工物理模型试验中尚无简单易行的表面流速测量方法，提出了一种新型光电非接触式表面流速直接测量法。在对光束入射水体后散射光强度公式进行推导的基础上，根据水体浅层泥沙浓度的统计继承效应，得出了经上下游浅层泥沙调制的散射光强成相关特性的结论。根据上下游散射光的相关特性，推导了流速测量公式，并分析了上下游测量间距、水流流速、采样率对测量结果的影响。搭建了实验系统，在6种不同标定流速下，分析了不同含沙量对测量精度的影响。实验结果表明，在0~50 kg/m36种不同含沙量情况下，实测流速与标定流速的一致性均较好，但水体在10~50 kg/m3适量含沙情况下，测量精度较不含沙情况有所提高，测量绝对误差均小于0.1 m/s,相对误差能控制在8%以内。

利用可调谐半导体激光吸收光谱技术结合光信号相关技术可以实现气体浓度和流速的同时在线测量。文章首先介绍了气体浓度与流速测量的基本原理，然后对在近红外通讯波段附近的NH3吸收谱线进行分析，并从中选取适合测量的目标谱线，并进行了相应的计算分析。在常温常压下内径为0.016m长度为1m的管道内，利用流量计配制出不同浓度以及不同流速的NH3和N2混合气体进行相关的试验。利用线宽为15MHz，可连续调谐范围为1cm^-1的激光二极管对位于6548.7cm^-1处的NH3吸收谱线进行快速扫描，采用直接吸收计算的方法测量得到实时气体吸收信号并计算出气体浓度。同时利用非介入式的光信号相关法，通过布置在管道上下游两个探测器探测到的NH3浓度信号间的相关性，计算得到NH3气体从上游到下游的渡越时间，进而计算出气体流速。计算得到的NH3气体浓度值和流速值与流量计标定值之间相比，其相对误差分别在7％和10％之内。测量系统响应迅速，抗干扰能力强，测量结果重复性好，适用于恶劣的现场测量环境，具有很广的工业应用前景。

光学多普勒层析术(ODT)是一种高分辨、非侵入的生物医学成像手段,能同时得到组织的结构信息和组织内血管的流速信息。提出了一种新型的基于相位分辨技术的ODT三维矢量测速方法。在ODT系统样品臂的准直镜和聚焦透镜之间加入窄带相位片,形成三个不同的相位延迟,通过计算多普勒频移和不同相位延迟下的多普勒展宽,可得到毛细管内的三维矢量流场分布。对已知浓度的聚苯乙烯溶液进行了一系列不同角度和不同流速的实验,结果证明这种新型的ODT矢量测速方法可以较精确的实现三维矢量流速的测量。