基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法及其装置制造方法及图纸

发明专利技术公开了基于波导输出的超短脉冲微波热声成像装置，包括超短脉冲微波激发源、长锥形单极耦合天线、调整微波输出的波导、光纤频率控制器、热声激发组件，所述热声激发组件连接有热声信号采集组件和数据处理组件，所述的热声激发组件、热声信号采集组件和数据处理组件顺次连接，所述热声信号采集组件包括环形超声换能器、64路信号放大器、高速数字采集卡。本发明专利技术在热声激发源上有很大的改进，突破以往基于磁控管产生微波的传统激发方式，采用基于高压电脉冲产生脉冲微波的技术手段产生超短脉冲微波，经过自主设计的长锥形单极耦合天线和波导整形后均匀辐射到空间中，在空间中形成一定区域的微波辐射均匀区，输出脉冲微波脉宽达到10ns。

【技术实现步骤摘要】
基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法及其装置
本专利技术涉及微波热声成像技术
，尤其涉及一种基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法及其装置。
技术介绍
微波热声成像技术是一种具有广泛应用潜力和良好的应用前景的新型无损检测技术，对于医学影像技术来说，高分辨和高对比性成像是两个必要的技术前提，其中微波热声成像技术兼有超声成像的高分辨和微波成像的高对比度，并且有效的克服超带宽微波成像直达波的干扰问题，该技术对生物组织的介电性质分布进行高分辨和高对比度成像，微波热声成像技术通过非电离辐射脉冲微波辐射到生物组织上，生物组织将会吸收微波能量转化为内能，组织瞬间温升导致形体上的热膨胀，热膨胀过程中将会产生压力波即超声波向组织的四周扩散，产生的超声波会被组织周围的超声阵列探测截获，通过超声信号的采集反演出组织内部微波吸收差异图像。传统的微波热声成像激发源采用的是基于磁控管技术的微波发生器，磁控管价格昂贵，使用寿命较短，很难长时间的稳定工作，并且产生的脉冲微波脉宽在us级别，较长的脉宽限制了微波热声图像的分辨率，这也是目前微波热声成像领域面临的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n第一步，超短脉冲微波经由位于波导中的长锥形单极耦合天线发射中心频率为434M的脉冲微波，脉冲微波通过波导调整后输出，其中波导口面长度400mm、宽度276.22mm、高度为384.33mm的，波导顶部宽度139.17mm,长度400mm,波导口面处由厚度为20mm的聚四氟乙烯板密封，波导内填充2.5个大气压的SF6气体；/n第二步，超短脉冲微波源接通220v电压后，通过光纤控制的频率开关对1HZ、5HZ、10HZ、20HZ的微波脉冲输出重复频率；/n第三步，经由波导调整后的脉冲微波通过波导口面辐射到样品上，样品吸...

【技术特征摘要】
1.基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步，超短脉冲微波经由位于波导中的长锥形单极耦合天线发射中心频率为434M的脉冲微波，脉冲微波通过波导调整后输出，其中波导口面长度400mm、宽度276.22mm、高度为384.33mm的，波导顶部宽度139.17mm,长度400mm,波导口面处由厚度为20mm的聚四氟乙烯板密封，波导内填充2.5个大气压的SF6气体；
第二步，超短脉冲微波源接通220v电压后，通过光纤控制的频率开关对1HZ、5HZ、10HZ、20HZ的微波脉冲输出重复频率；
第三步，经由波导调整后的脉冲微波通过波导口面辐射到样品上，样品吸收电磁能量瞬间温升膨胀，产生压力波即超声波；
第四步，256通道环形换能器分成4个插头，每个插头内有64个通道，分别切换每个插头对超声波360度的接收；
第五步，产生的超声信号经25号绝缘变压器油被256通道环形超声换能器检测，经过64通道放大器放大后被高速数字采集卡采集，采集到的数据以矩阵的形式保存在计算机中；
第六步，在计算机中对采集到的数据进行计算处理，采集到的信号被提取成256个数据组，分别提取每组内脉冲触发后探测到的热声信号幅值，使用滤波投影算法重建微波吸收图像。


2.根据权利要求1所述的基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法，其特征在于，所述高速数字采集卡为基于LABVIEW软件控制的实时采集系统，并且能够将被激发区域与其数据一一对应。


3.根据权利要求1所述的基于波导输出的超短脉冲微波热声成像方法，其特征在于，第二步所述产生的超声波采用以下公式表述：



其中Cp为比热容，β为媒质体膨胀系数，p为热声压强，H＝uaI为单位面积和时间内吸收的微波能量，I表示微波脉冲的强度，ua表示微波能量吸收分布。

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【专利技术属性】
技术研发人员：覃欢，赵枢祥，邢达，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44