Dielectric antenna effects in integrating line piezoelectric sensors for optoacoustic imaging

This work studies the adverse effects, as regards noise, of immersing in water an integrating line piezoelectric detector devoted to optoacoustic imaging. We found that the sensor, in conjunction with the acoustic coupling medium (water), behaves as a resonant dielectric antenna. This phenomenon limits the performance of the system because it efficiently captures unwanted electromagnetic signals. The requirement of good acoustic coupling between the water and the sensor precluded the use of a standard metallic shielding enclosure. Therefore, we resorted to a silver-paint based electrical shield deposited on the detector. This easy-to-implement and low-cost solution significantly increases the signal to noise ratio and does not degrade the acoustic performance. The noise reduction allows the use of a better transimpedance amplifier with higher gain and bandwidth; thus achieving a very sensitive, low-noise detection system.Comment: 7 pages, 7 figures, 1 table, submitted to Meas. Sci. Technol. on March 24, 202

Estudio y desarrollo de un sensor ultrasónico enfocado apto para tomografía optoacústica

In this work we present the study, development and characterization of a cylindrical focused ultrasonic sensor based on a piezoelectric polymeric material. For the design and implementation of the transducer, we carried out simulations using the commercial tool k-Wave and we used a construction method with great repeatability and low cost. For the characterization of the detection system (sensor + amplifier), we made electrical and acoustic measurements that allowed to determine its sensitivity and equivalent pressure noise. The results of this work show that the implemented sensor is suitable for optoacoustic tomography.En este trabajo se presenta el estudio, desarrollo y caracterización de un sensor ultrasónico cilíndricamente enfocado basado en un material polimérico piezoeléctrico. Para su diseño se realizaron simulaciones usando la herramienta comercial k-Wave y para su implementación se utilizó un método de construcción que tiene una gran repetibilidad y un bajo costo. Para la caracterización del sistema de detección (sensor + amplificador) se hicieron mediciones eléctricas y acústicas que permitieron determinar su sensibilidad y ruido equivalente de presión. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que el sistema de detección implementado es adecuado para ser utilizado en tomografía optoacústica

Análisis y modelado de un sistema para tomografía optoacústica basado en interferometría óptica heterodina

In this work, the source of the artifacts introduced in the images obtained with an optoacoustic tomography system based on the software-defined optoelectronics concept are analyzed and characterized. It is shown that the measured signals are affected both by the cylindrical geometry of the optical sensor and by electrical noise. The latter has well-defined frequencies within the spectrum caused by the electronics used in the heterodyning process of the ultrasound optical detector. A way to include these effects in simulated signals is proposed and the model is tested against measurements. The results of this work will allow the use of the deep learning technique to improve the quality of the images obtained with this type of tomographic systems.En este trabajo se analizan y caracterizan las fuentes de los artefactos introducidos en las imágenes obtenidas con un sistema para tomografía optoacústica basado en el concepto de optoelectrónica definida por software. Se muestra que las señales medidas están afectadas tanto por la geometría cilíndrica del sensor óptico como por el ruido eléctrico. Este último posee frecuencias bien definidas dentro del espectro atribuibles a la electrónica usada en el proceso de heterodinaje del detector óptico de ultrasonido. Se propone una forma de incluir estos efectos en señales simuladas y se prueba el modelo comparándolo con mediciones. Los resultados de este trabajo permitirán el uso de la técnica de aprendizaje profundo para mejorar la calidad de las imágenes obtenidas con este tipo de sistemas tomográficos