一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，本发明专利技术通过设置0校正板(8)和1校正板(9)，在使用过程中通过给调频连续太赫兹波信号提供无反射基准和全反射基准，从而实现对信号的非线性校正，同时根据测距传感器(7)实时测量的检测探头(5)与被测面的距离来调整检测探头(5)与被测面的距离，使被测样品处于检测探头(5)的检测范围内，实现最佳测试距离，以此来提高检测精度与成像质量。以此来提高检测精度与成像质量。以此来提高检测精度与成像质量。

【技术实现步骤摘要】
一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置


[0001]本专利技术属于太赫兹波无损检测
，具体涉及一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置。

技术介绍

[0002]近年来，太赫兹成像技术的研究越来越成熟，成像方法多种多样，但其应用主要集中在安全检测、生物医学和无损检测这3个领域。太赫兹波能量低，太赫兹辐射的光子能量只有X射线(千电子伏特)的百万分之一,不会对物体尤其是生物组织产生危害。太赫兹波对非极性液体和多数介电材料都具有良好的透过性，且对大多数非金属材料具有良好的透过性，如塑料、布料、脂肪、碳板、陶瓷等物质。这使得太赫兹波可对这些物体和材料进行隐蔽物成像与无损检测，是X射线成像和超声波成像技术的有效补充。
[0003]调频连续波探测技术基于飞行时间原理，通过测量往返于探测器和目标间的时间实现对目标的纵向距离探测，将时间信号加载于回波信号和载波信号混频后所得到的中频信号的频率信号之中，可以获得极高的抗环境光干扰能力和探测能力，可以解决有人工有源信号对目标信号干扰严重的问题。同时，调频连续波技术属于非相干探测方式，避免了光学相干探测对光波稳定性、相位和波前匹配等的极高要求。太赫兹调频连续波(FMCW)技术作为太赫兹成像技术之一，在三维成像领域已经证明了它的价值。
[0004]现有调频连续太赫兹波扫描成像系统一般不具有探测信号自动校正装置，系统本身带来的非线性误差会导致探测信号不稳，成像效果较差。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的上述情况，本专利技术的目的是提供一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，该装置能够实现对调频连续太赫兹波信号的非线性校正，并能够提高检测精度与成像质量。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，用于实现调频连续波对被测样件的无损检测扫描成像，其特征在于，包括支撑台，用于对整个扫描成像装置起支撑作用；检测探头，用于产生和探测调频连续太赫兹波，并且能够沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向往复运动；准光单元，用于对检测探头产生的调频连续太赫兹波进行准直与调整；测距传感器，用于测量检测探头与被测面的距离；0校正板，所述0校正板放置于支撑台上并且被测样品放置于0校正板上，用于实现扫描过程中的0校正，从而为反射信号提供无反射信号基准；1校正板，所述1校正板放置于支撑台上，与0校正板相邻，用于实现扫描过程中的1校正，从而为反射信号提供全反射信号基准；控制模块，用于控制整个扫描成像装置的操作，根据所述无反射信号基准和全反射信号基准对探测数据进行实时非线性矫正，并根据测距传感器实时测量的检测探头与被测面的距离，调整检测探头与被测面的距离，使被测样品处于检测探头的检测范围内，尽量处于检测探头的焦平面上。
[0008]本专利技术的装置在使用过程中通过给调频连续太赫兹波信号提供无反射基准和全反射基准，从而实现对信号的非线性校正，同时通过实时测量并调整检测探头与被测面的距离，实现最佳测试距离，以此来提高检测精度与成像质量。
附图说明
[0009]图1是图解说明本专利技术的太赫兹扫描成像装置的结构的示意图；
[0010]图2是图解说明本专利技术的太赫兹扫描成像装置的数据采集的示意图；
[0011]图3是利用本专利技术的太赫兹扫描成像装置对样品进行三维成像的结果图。
[0012]图中：1
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支撑台，2
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X方向导轨，3
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Y方向导轨，4
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Z方向导轨，5
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检测探头，6
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准光单元，7
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测距传感器，8
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0校正板，9
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1校正板，10
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电源模块，11
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主机，12
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上位机软件
具体实施方式
[0013]为了更清楚地理解本专利技术的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0014]本专利技术提供一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，用于实现调频连续波对被测样件的无损检测扫描成像。如图1所示，所述装置包括支撑台1，用于对整个扫描成像装置起支撑作用；X方向导轨2，用于实现检测探头5在X方向上的往复运动；Y方向导轨3，用于实现检测探头5在Y方向上的往复运动；Z方向导轨4，用于实现检测探头5在Z方向上的移动；检测探头5，用于产生和探测调频连续太赫兹波；准光单元6，用于实现对检测探头5产生的调频连续太赫兹波进行准直与调整；测距传感器7，用于测量检测探头5与被测面的距离；0校正板8，用于实现扫描过程中的0校正；1校正板9，用于实现扫描过程中的1校正；电源模块10，用于产生恒流恒压电源，给检测探头5供电；主机11，对整个扫描成像装置实现控制、通讯；上位机软件12，用于实现对采集数据的处理、及显示等，主机11和上位机软件共同构成控制模块。该装置在使用过程中通过给调频连续太赫兹波信号提供无反射基准和全反射基准，从而实现对信号的非线性校正，同时通过实时测量并调整检测探头与被测面的距离，实现最佳测试距离，以此来提高检测精度与成像质量。
[0015]下面对本专利技术的装置进行更详细的说明。
[0016]所述支撑台1是整个扫描成像装置的支撑部件，可以将支撑台1做成柜式，从而可将各方向导轨2、3、4的控制器、电源模块10及主机11置于支撑台1内部，使得整个装置简洁美观。X方向导轨2和Y方向导轨3，用于实现检测探头5在X方向和Y方向的扫描运动，扫描时采取弓字形扫描路线，这两个方向导轨的长度决定了该装置可扫描的范围大小，可根据被测件尺寸进行选择。Y方向导轨3采用双轨设计，需要同步信号对双轨的启停和运动进行同步控制。X方向导轨2两端采用螺母固定安装于Y方向导轨双轨上。Z方向导轨4，用于调整检测探头5与被测件的垂直距离，采用螺母固定安装于X方向导轨2上。
[0017]检测探头5为调频连续太赫兹波收发一体集成式探头，工作方式为反射式。其中心频率为300GHz，调频带宽为90GHz。该检测探头5采用机械螺母固定方式安装于Z方向导轨4上，并与水平面保持垂直。检测探头5前端与0校正板8的上表面距离在48
±
3cm范围内。准光单元6采用两段式笼式结构，上段实现对发散的太赫兹波得准直，下段实现准直后太赫兹波的聚焦。准光单元6包括两个光学透镜，靠上的是准直透镜，靠下的是聚焦透镜。这两个透镜
均选择对太赫兹波段透过效果较好的树脂材料，制作方式为3D打印成型。整个准光单元6总长度约为40cm，采用螺母方式将四根支杆固定在检测探头5的前端。两个透镜采用镜片固定架与四根支杆相连接，镜片固定架上有可以调节镜片角度的四个螺母，通过调节这些螺母可以实现对镜片对准角度的微调。经过准光单元6处理后的焦平面在距离检测探头5的前端约48cm处，检测范围为48
±
3cm。
[0018]测距传感器7安装在Z方向导轨4上，传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，其特征在于包括：支撑台(1)，用于对整个扫描成像装置起支撑作用；检测探头(5)，用于产生和探测调频连续太赫兹波，并且能够沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向往复运动；准光单元(6)，用于对检测探头(5)产生的调频连续太赫兹波进行准直与调整；测距传感器(7)，用于测量检测探头(5)与被测面的距离；0校正板(8)，所述0校正板(8)放置于支撑台(1)上并且被测样品放置于0校正板(8)上，用于实现扫描过程中的0校正，从而为反射信号提供无反射信号基准；1校正板(9)，所述1校正板(9)放置于支撑台(1)上，与0校正板(8)相邻，用于实现扫描过程中的1校正，从而为反射信号提供全反射信号基准；控制模块，用于控制整个扫描成像装置的操作，根据所述无反射信号基准和全反射信号基准对探测数据进行实时非线性矫正，并根据测距传感器(7)实时测量的检测探头(5)与被测面的距离来调整检测探头(5)与被测面的距离，使被测样品处于检测探头(5)的检测范围内。2.按照权利要求1所述的自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，其中所述使被测样品处于检测探头(5)的检测范围内包括使被测样品尽可能处于检测探头(5)的焦平面上。3.按照权利要求1所述的自动校正的调频连续波无损检测扫描成像装置，其中检测探头(5)为调频连续太赫兹波收发一体集成式探头，工作方式为反射式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德峰，刘伟，于淼，佘婷，朱永波，高云端，马彬彬，郝丛静，
申请(专利权)人：北京长城航空测控技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：