太赫兹安检系统技术方案

本发明专利技术属于太赫兹技术领域，提供了一种主被动结合式太赫兹安检系统，通过主动式发射、被动式接收太赫兹信号实现高灵敏度、实时成像、远距离安检等目的。

【技术实现步骤摘要】
太赫兹安检系统
本专利技术涉及太赫兹
，尤其涉及太赫兹安检系统，特别涉及一种主被动结合的太赫兹安检系统。
技术介绍
太赫兹波一般是指频率在0.1THz-10THz范围内，对应波长为3mm-0.03mm的电磁波，其与毫米波、亚毫米波及远红外波段有所重叠，处于宏观电子学向微观光子学的过渡领域。由于太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，具有很多独特的性质，因此近年来越来越多的研究聚焦在太赫兹波在安检、通信、遥感探测等方面的应用。在安检领域，随着全球科技发展和交通工具的便利化，各国普遍面临越来越大的安全压力，各国安全部门对具有安全、准确、快速、探测距离远、注重隐私等优点的安检系统有巨大的需求。目前常用的安全检测手段为金属探测门和X射线安检仪，但是金属探测门无法有效探测除金属外的危险品(例如陶瓷等非金属材料制造的危险品、粉末炸药、液体炸药、汽油煤油柴油等液态危险品等)，造成漏报；而对并非危险品的金属制品(例如手机、硬币、钥匙、金属化妆用具等)又会造成误报，从而需要进行人工二次安检，降低安检速度。X射线由于其光子能量太大，可能对人体细胞造成电离性伤害，人体危害性较大，目前欧美已逐渐禁止将X射线安检仪用于人体安检。因此，目前市场上缺乏能够满足各方需求的安检系统，特别是识别准确、又对人体安全的安检系统。由于太赫兹波具有一些独特的有利特性，利用太赫兹波开发的安检系统，特别是人体安检系统有可能满足市场需求，因而有很大的潜在市场价值。首先，由于太赫兹波具有对非金属和非极性物质的穿透性，非常适用于探测人体，例如探测人体皮肤及衣服中间所隐藏的各种危险品。同时，相比于高频的X射线，太赫兹波的光子能量非常小，对人体细胞不会造成电离性伤害，对人体是安全的。其次，相比低频的微波毫米波频段，太赫兹波波长更短，具有高分辨率特性。同时许多物质在太赫兹波段具有指纹谱特性，类似于人的指纹，可应用于物质无损识别和探测。在应用于人体安检时，太赫兹人体安检系统利用太赫兹波对日常衣物材料(棉、麻、化纤等)特殊的穿透性以及对人体的安全性，实现人体安检目标，填补人体安检领域的空白。目前已有的利用太赫兹波的安检系统主要分为两大类，一类是被动式安检系统，即系统本身不发射太赫兹波，而由接收系统收集目标本身发出的太赫兹波进行分析来完成安检，例如CN106873045A公开的被动式太赫兹安检成像系统；另一类是主动式安检系统，即通过系统本身主动发射一定剂量的太赫兹波(安全剂量范围内)，对人体进行成像，并对图像进行分析来完成安检，例如CN106094050A公开的主动式太赫兹安检仪。被动式安检系统的优点一是非接触，不用搜身，尊重被检人员个人隐私；二是检测效率高，速度快、无停留，被检人员在指定的安检通道内正常行走通过即能完成安检，大大提高安检效率；三是安全无辐射，类似普通照相机、监控摄像头，不产生电磁、电离辐射，对人体无害。其缺点是分辨率不高，信噪比不高。主动式安检系统较被动式安检系统来讲，优点是信噪比更高，虽有一定的辐射剂量，但由于太赫兹光子能量小，不会对人体细胞造成电离性伤害。因此，现有技术中的主动式和被动式太赫兹安检仪各自都存在一些问题，限制了太赫兹安检系统的广泛应用。为了解决现有太赫兹安检系统存在的问题，本专利技术创造性地提供主被动结合式太赫兹安检系统，可以显著提高成像质量、实现实时成像，并可进行远距离检测，从而大大提高安检准确性和效率，并且适用于各种安检环境。
技术实现思路
本专利技术提供主被动结合式太赫兹安检系统，包括发射系统和接收系统，其中所述发射系统使用主动式太赫兹安检系统的发射系统，所述接收系统使用被动式太赫兹安检系统的接收系统。优选地，本专利技术的主被动结合式太赫兹安检系统的发射系统和接收系统分别使用常温固态电子器件发射和接收太赫兹信号。更优选地，本专利技术的主被动结合式太赫兹安检系统进一步包括与所述常温固态电子器件相应的中频信号处理系统及成像显示，算法及模式识别子系统。更优选地，本专利技术的主被动结合式太赫兹安检系统以成像视频的方式对受测对象进行实时成像。最优选地，所述受测对象是人。在本专利技术一个优选的实施方案中，所述发射系统使用低频微波信号源数次倍频的方式，直到目标输出频率，经过喇叭天线和大口径天线向正前方定向发出太赫兹波。在本专利技术更加优选的实施方案中，所述目标输出频率是220GHz或者340GHz。在本专利技术另一个优选的实施方案中，在接收端使用馈源天线接收受测对象反射回来的太赫兹信号，通过太赫兹滤波器将接收的反射信号传输至太赫兹接收系统。在进一步优选的实施方案中，所述太赫兹接收系统包括接收天线、高增益低噪声放大器模块和低噪声太赫兹功率直接检测系统。在更优选的实施方案中，所述太赫兹接收系统输出为中频信号，中频信号经放大处理后，通过模数转换，将目标信号转化为可以图像处理的数字信号，经相应的算法进行反演，得到受测对象的实时图像。在另一优选的实施方案中，所述太赫兹接收系统的接收端为阵列样式。在一个最优选的实施方案中，本专利技术提供一种主被动结合式太赫兹人体安检系统，包括发射系统和接收系统，其中所述发射系统使用主动式太赫兹安检系统的发射系统，所述接收系统使用被动式太赫兹安检系统的接收系统，所述发射系统和接收系统分别使用常温固态电子器件发射和接收太赫兹信号，并包括与所述常温固态电子器件相应的中频信号处理系统及成像显示，算法及模式识别子系统，以成像视频的方式对受测人体进行实时成像，并且所述发射系统使用低频微波信号源数次倍频的方式，直到目标输出频率220GHz或者340GHz，经过喇叭天线和大口径天线向正前方定向发出太赫兹波，在接收端使用馈源天线接收人体反射回来的太赫兹信号，通过太赫兹滤波器将接收的反射信号传输至太赫兹接收系统，所述太赫兹接收系统包括接收天线、高增益低噪声放大器模块和低噪声太赫兹功率直接检测系统，输出为中频信号，中频信号经放大处理后，通过模数转换，将目标信号转化为可以图像处理的数字信号，经相应的算法进行反演，得到受测人体的实时图像。本专利技术所提出的太赫兹安检系统具有以下特点：(1)使用主被动结合，主动式发射，被动式接收，结合主动式和被动式成像系统的优点；(2)该系统可实现视频级成像，可实现例如但不限于每秒24帧的成像速率；(3)该系统使用常温固态电子器件，主动发射太赫兹信号，接收端使用例如但不限于两级低噪声放大芯片加直接检波的方案，大大提高了探测距离，可将探测距离从目前的3-5m提高到20-50m，优选20-25米。(4)接收端使用被动式安检系统的接收系统，可做成阵列样式。下面专利技术人通过具体实施方式并结合附图进一步阐明本专利技术。本领域技术人员明白，该具体实施方式与附图仅为对本专利技术的示例性说明，并非对本专利技术的任何方面进行限制。本领域普通技术人员可以无需通过创造性劳动对本专利技术的技术特征进行置换或改变，改变后的技术方案仍属于本专利技术的范围。同时，本文使用的“具有”、“包括”、“使用”等术语仅为说明本专利技术的特点，并非排除其他器件和/或辅助手段。本领域技术人员明白，使用和/或包括其他器件和/或辅助手段以实现本专利技术目的的技术方案仍属于本专利技术的范围。附图说明附图1为本专利技术的主被动结合式太赫兹安检系统框图。具体实施方式参考附图，在本实施例中，本专利技术的主被动结合式太赫兹安检系统包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主被动结合式太赫兹安检系统，包括发射系统和接收系统，其中所述发射系统使用主动式太赫兹安检系统的发射系统，所述接收系统使用被动式太赫兹安检系统的接收系统。

【技术特征摘要】
1.一种主被动结合式太赫兹安检系统，包括发射系统和接收系统，其中所述发射系统使用主动式太赫兹安检系统的发射系统，所述接收系统使用被动式太赫兹安检系统的接收系统。2.权利要求1的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述发射系统和接收系统分别使用常温固态电子器件发射和接收太赫兹信号。3.权利要求2的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述太赫兹安检系统以成像视频的方式对受测对象，优选人，进行实时成像。4.权利要求1-3任一项的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述发射系统使用低频微波信号源数次倍频的方式，直到目标输出频率，经过喇叭天线和大口径天线向正前方定向发出太赫兹波。5.权利要求4的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述目标输出频率是220GHz或者340GHz。6.权利要求1-3任一项的主被动结合式太赫兹安检系统，其中在接收端使用馈源天线接收受测对象反射回来的太赫兹信号，通过太赫兹滤波器将接收的反射信号传输至太赫兹接收系统。7.权利要求6的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述太赫兹接收系统包括接收天线、高增益低噪声放大器模块和低噪声太赫兹功率直接检测系统。8.权利要求7的主被动结合式太赫兹安检系统，其中所述太赫兹接收系统输出为中频信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海涛，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：江苏心磁超导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32