一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置及方法，涉及太赫兹物质结构成像领域，所述装置包括超宽带微波信号发生模块、太赫兹收发模块、太赫兹准光模块、多通道同步采集模块、机械运动设备和主控计算机，其中太赫兹收发模块包含奇数频段太赫兹收发模块和偶数频段太赫兹收发模块，用于实现各频段太赫兹信号的发生和接收；太赫兹准光模块用于实现各频段太赫兹波束的分路和合路，保证各收发模块只接收对应频段的信号。本发明专利技术实现相邻多个频段的拼接融合，解决了单一太赫兹频段成像带宽受限的问题，有效提高成像分辨率；借鉴频分复用技术，各频段同时工作、同步采集，有效提高各频段测试效率。提高各频段测试效率。提高各频段测试效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置及方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹物质结构成像领域，具体涉及一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]太赫兹波通常是指频率在0.1～10THz之间的电磁辐射，波长3mm～30um，其波段在微波和红外之间。基于电子学的太赫兹成像技术因其有穿透力强、高分辨、无接触、大动态范围等优点，在材料无损检测中具有重要的应用前景。基于电子学的太赫兹信号产生方法通常是将低频的宽带微波信号通过倍频和放大链路实现太赫兹信号的发生。目前低频的宽带微波信号产生方法主要有两种，一种是步进频体制，可以实现Hz量级频率分辨率，但是牺牲了扫频时间以及测试效率；另外一种是线性调频体制，硬件实现简单，对环境要求低，具有很高的测试效率。在太赫兹物质结构成像领域，基于线性调频体制的太赫兹成像技术在无损检测应用领域走在了前列，应用范围已经涉及泡沫、复合材料、陶瓷、涂层等不同材质目标，在工业生产、维修检测等领域的应用不断得到扩展，且不断向更高频率、更宽带宽、更快速度的方向发展，无损检测成像分辨率也在不断提升。
[0004]目前采用太赫兹进行物质结构成像时，不管是单点机械扫描式还是阵列式扫描，大都是采用单一频段，这就产生了成像分辨率与穿透深度的矛盾问题。工作频率越高，成像分辨率越高，但是穿透能力差，而工作频率低，则穿透能力强，但是分辨率低。单一太赫兹频段成像带宽受限，限制了成像分辨率。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置及方法，实现相邻多个频段的拼接融合，各频段同时工作、同步采集，以提高成像分辨率。
[0006]为了实现上述目的，根据一些实施例，本专利技术的第一方面，提供了一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，包括超宽带微波信号发生模块、太赫兹收发模块、太赫兹准光模块、多通道同步采集模块、机械运动设备和主控计算机；
[0007]所述超宽带微波信号发生模块，用于产生覆盖各太赫兹频段收发模块所需要的微波射频和本振信号，一次信号发生产生所有工作频段所需要的微波射频和本振信号；
[0008]所述太赫兹收发模块，包含奇数频段太赫兹收发模块和偶数频段太赫兹收发模块，用于实现各频段太赫兹信号的发生和接收；
[0009]所述太赫兹准光模块，用于实现各频段太赫兹波束的分路和合路，保证各收发模块只接收对应频段的信号；
[0010]多通道同步采集模块，用于同步采集各频段太赫兹收发模块获取的测试中频或参
考中频信号，并将采集数据传送到主控计算机；
[0011]机械运动设备，用于携带被测材料进行二维运动；
[0012]主控计算机，分别与超宽带微波信号发生模块、太赫兹收发模块、太赫兹准光模块、多通道同步采集模块、机械运动设备相连，用于协同控制各组成模块完成目标散射回波信号的采集，并对采集到的数据进行误差校准和三维成像处理。
[0013]优选的，所述太赫兹准光模块内包括太赫兹反射面、太赫兹滤波器和太赫兹极化线栅，所述太赫兹滤波器为高通滤波器。
[0014]优选的，隔频段进行水平极化和垂直极化分离，对奇数频段太赫兹收发模块收发的频段采用水平极化收发，偶数频段太赫兹收发模块收发的频段采用垂直极化收发。
[0015]优选的，太赫兹信号分为八个频段，根据频率由小到大分别为第一频段、第二频段、第三频段、第四频段、第五频段、第六频段、第七频段、第八频段，第一频段、第三频段、第五频段、第七频段采用水平极化收发，第二频段、第四频段、第六频段、第八频段采用垂直极化收发。
[0016]优选的，第一频段太赫兹收发模块发出的第一频段太赫兹信号，先后经过第一太赫兹高通滤波器反射、第二太赫兹高通滤波器反射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦；
[0017]第三频段太赫兹收发模块发出的第三频段太赫兹信号，先后经过第一太赫兹高通滤波器透射、第二太赫兹高通滤波器反射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦。
[0018]优选的，第五频段太赫兹收发模块发出的第五频段太赫兹信号，先后经过第三太赫兹高通滤波器反射、第四太赫兹反射面反射、第二太赫兹高通滤波器透射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦；
[0019]第七频段太赫兹收发模块发出的第七频段太赫兹信号，先后经过第三太赫兹高通滤波器透射、第四太赫兹反射面反射、第二太赫兹高通滤波器透射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦。
[0020]优选的，第二频段太赫兹收发模块发出的第二频段太赫兹信号，先后经过第四太赫兹高通滤波器反射、第五太赫兹反射面反射、第五太赫兹高通滤波器透射、太赫兹极化线栅透射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦；
[0021]第四频段太赫兹收发模块发出的第四频段太赫兹信号，先后经过第四太赫兹高通滤波器透射、第五太赫兹反射面反射、第五太赫兹高通滤波器透射、太赫兹极化线栅透射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦。
[0022]优选的，第六频段太赫兹收发模块发出的第六频段太赫兹信号，先后经过第六太赫兹高通滤波器透射、第五太赫兹高通滤波器反射、太赫兹极化线栅透射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦；
[0023]第八频段太赫兹收发模块发出的第八频段太赫兹信号，先后经过第六太赫兹高通滤波器反射、第五太赫兹高通滤波器反射、太赫兹极化线栅透射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦。
[0024]优选的，经主控计算机误差校准后的信号S
m
为：
[0025][0026]T
m
＝exp(
‑
j2πf
m
R/c)
[0027]其中，SB
m
是没有放置被测材料时的背景测量，SP
m
为校准用金属平板测试数据，R为最后一级太赫兹反射面中心到被测材料的垂直距离，f
m
为第m个频段对应的工作频率，为第m个频段接收的目标散射回波信号。
[0028]本专利技术的第二方面，提供了一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像方法，该方法基于上述提供的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，包括：
[0029]设置成像参数；
[0030]启动成像装置，控制机械运动设备按照设定的扫描路径进行扫描；
[0031]在没有放置被测材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，包括：包括超宽带微波信号发生模块、太赫兹收发模块、太赫兹准光模块、多通道同步采集模块、机械运动设备和主控计算机；所述超宽带微波信号发生模块，用于产生覆盖各太赫兹频段收发模块所需要的微波射频和本振信号，一次信号发生产生所有工作频段所需要的微波射频和本振信号；所述太赫兹收发模块，包含奇数频段太赫兹收发模块和偶数频段太赫兹收发模块，用于实现各频段太赫兹信号的发生和接收；所述太赫兹准光模块，用于实现各频段太赫兹波束的分路和合路，保证各收发模块只接收对应频段的信号；多通道同步采集模块，用于同步采集各频段太赫兹收发模块获取的测试中频或参考中频信号，并将采集数据传送到主控计算机；机械运动设备，用于携带被测材料进行二维运动；主控计算机，分别与超宽带微波信号发生模块、太赫兹收发模块、太赫兹准光模块、多通道同步采集模块、机械运动设备相连，用于协同控制各组成模块完成目标散射回波信号的采集，并对采集到的数据进行误差校准和三维成像处理。2.如权利要求1所述的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，所述太赫兹准光模块内包括太赫兹反射面、太赫兹滤波器和太赫兹极化线栅，所述太赫兹滤波器为高通滤波器。3.如权利要求2所述的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，隔频段进行水平极化和垂直极化分离，对奇数频段太赫兹收发模块收发的频段采用水平极化收发，偶数频段太赫兹收发模块收发的频段采用垂直极化收发。4.如权利要求3所述的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，太赫兹信号分为八个频段，根据频率由小到大分别为第一频段、第二频段、第三频段、第四频段、第五频段、第六频段、第七频段、第八频段，第一频段、第三频段、第五频段、第七频段采用水平极化收发，第二频段、第四频段、第六频段、第八频段采用垂直极化收发。5.如权利要求4所述的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，第一频段太赫兹收发模块发出的第一频段太赫兹信号，先后经过第一太赫兹高通滤波器反射、第二太赫兹高通滤波器反射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦；第三频段太赫兹收发模块发出的第三频段太赫兹信号，先后经过第一太赫兹高通滤波器透射、第二太赫兹高通滤波器反射、第一太赫兹反射面反射、太赫兹极化线栅反射、第二太赫兹反射面反射后，经过第三太赫兹反射面完成太赫兹信号波束的聚焦。6.如权利要求4所述的一种基于多频段拼接的太赫兹物质结构成像装置，其特征在于，第五频段太赫兹收发模块发出的第五频段太赫兹信号，先后经过第三太赫兹高通滤波器反射、第四太赫兹反射面反射、第二太赫兹高通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，颜振，高媛，孙启，王磊，董继刚，王亚海，年夫顺，邓建钦，姜万顺，
申请(专利权)人：中电科思仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：