近年来,高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasound,HIFU）被广泛应用于肿瘤治疗、神经外科手术、靶向给药等医学超声工程领域。利用HIFU声场进行治疗的关键在于实现高能量的声聚焦区域的准确精细定位,以避免造成治疗不彻底或损伤正常组织。同时,HIFU声场声压的测量对于HIFU换能器的研制和应用具有一定的指导意义。HIFU声场具有特殊的声场特性,要求用于声场检测的方法能够避免对声场造成干扰,同时避免高温高压和空化响应带来的冲击。目前报道的一些方法在使用范围、测量上限、抗干扰能力和准确性等方面都存在一些缺陷。在本团队的前期工作中,提出了一种基于Rayleigh积分的声场计算模型,根据计算原理,得到HIFU换能器辐射面上所有质点的法向振动速度分布即可实现对声场分布的描述。在此基础上,本文根据换能器表面振动速度分布的特点,建立换能器表面法向振动速度的测量方法,研究基于光纤振动传感器的全光纤多普勒测振系统,最终实现换能器表面振动速度测量和HIFU声场的声压测量及声场分布的描述。本文的主要研究工作和成果包括:1.研究了基于Rayleigh积分声场计算模型对HIFU声场进行重构描述的方法,针对一种凹球面高强度聚焦超声换能器进行表面振动速度进行仿真分析,得出换能器表面振动速度分布的特点,据此建立换能器表面法向振动速度测量方法,为实验测量换能器表面振动速度提供了参考依据。2.研究了一种实现非接触式测量物体表面振动速度的Fabry-Perot干涉型光纤振动传感器的光干涉原理与结构,并对传感器输出特性和影响因素进行仿真分析。得出作为传感器的干涉腔的两端面反射率与输出光强的关系,并进一步分析作为干涉腔的空气间隙大小对于输出损耗的影响,为基于光纤振动传感器的换能器表面振动速度测量系统的设计打下基础。3.提出了利用光纤振动传感器作为测振探头,针对振动速度的测量方法,设计全光纤多普勒测振系统实现多普勒频移量的检测,并对这种可被提取的携带信息的光反馈信号调制过程与干涉输出信号进行理论分析。搭建了相应的测振实验平台实现一种压电陶瓷表面振动速度的非接触式测量,实验结果表明基于光纤振动传感器的全光纤多普勒测振系统可以准确解调出压电陶瓷表面振动速度,为振动速度测量方法提供了实验验证。4.搭建了基于光纤振动传感器的全光纤多普勒测振系统,对一种凹球面高强度聚焦超声换能器表面振动速度进行了实验测量。实验结果表明基于光纤振动传感器的全光纤多普勒测振系统可以解调出换能器表面振动速度,且利用测得的换能器表面振动速度分布和建立的声场计算模型可以得到HIFU声场分布情况。证明了本文提出的基于Rayleigh积分声场计算模型对HIFU声场进行重构描述方法的正确性。本文的研究工作为换能器表面振动速度的非接触式测量和HIFU声场准确表征与声压非侵入式检测提供了理论依据,对测量具有高声压和小聚焦区域的声场提供了新的方法。