一种三维近场扫描系统技术方案

本发明专利技术涉及一种三维近场扫描系统，包括馈源、用于支撑所述馈源的第一定位装置、采集单元、用于支撑采集单元的第二定位装置、支撑待测试的介质板的第三定位装置、分析单元、处理单元及控制单元；所述分析单元用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元；所述处理单元用于处理接收到的数字信号；所述控制单元，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源、采集单元及待测试的介质板均可在三维空间中移动。本发明专利技术中，馈源、待测试的介质板及采集单元的位置均是三维可调，且由控制单元自动控制，无需手动调节，不仅提高了测试的效率，并且馈源、待测试介质板以及采集单元三者的位置定位非常准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电磁场检测领域，更具体地说，涉及一种三维近场扫描系统。
技术介绍
测量一件介质板对电磁波的响应特征，需要用一个馈源发射电磁波，然后用一个采集设备来采集馈源发出的电磁波穿过该介质板后的电磁波其空间各个点的电磁特性，然后利用处理设备将检测到的空间各点的电磁特性值记录下来并进行分析，通过对比有、无介质板电磁参数特性的变化，推导出介质材料对电磁波的响应特性。以上过程需要通过三维近场扫描系统完成。现有的三维近场扫描系统，馈源、介质板及采集单元的位置都是手工调节的，测试效率低，定位又不准确。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有的三维近场扫描系统测试效率低、定位不准确的缺陷，提供一种三维近场扫描系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种三维近场扫描系统，包括馈源、第一定位装置、采集单元、第二定位装置、设置在第一定位装置与第二定位装置之间的第三定位装置、分析单元、处理单元及控制单元；所述馈源，用于产生电磁波；所述第一定位装置，用于支撑所述馈源；所述采集单元，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析单元；所述第二定位装置，用于支撑采集单元；所述第三定位装置，用于支撑待测试的介质板；所述分析单元，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元;所述处理单元，用于处理接收到的数字信号；所述控制单元，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源、采集单元及待测试的介质板均可在三维空间中移动。进一步地，所述采集单元为喇叭天线。进一步地，所述分析单元为矢量网络分析仪。进一步地，所述处理单元为对所述数字信号进行数值分析的计算机。进一步地，所述第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置结构相同，均包括一三维导轨机构及设置在三维导轨机构上的三个电机，三个电机与控制单元相连，分别控制三维导轨机构的一个轴向上的移动。进一步地，所述控制单元为运动控制卡。进一步地，所述电机为伺服电机，所述运动控制卡能够接收伺服电机反馈的位置及速度信息。进一步地，所述控制单元与处理单元相连。进一步地，所述馈源为喇叭天线。进一步地，所述待测试的介质板为超材料，其包括基材以及附着在基材上的金属微结构。根据本专利技术的三维近场扫描系统，馈源、待测试的介质板及采集单元的位置均是三维可调，且由控制单元自动控制，无需手动调节，不仅提高了测试的效率，并且馈源、待测试介质板以及采集单元三者的位置定位非常准确。附图说明图1是本专利技术的三维近场扫描系统的结构示意图；图2是本专利技术的待测试的介质板的结构示意图；图3是另一种形式的介质板的结构示意图。具体实施例方式本专利技术的三维近场扫描系统包括如图1所示的用于产生电磁波的馈源10、采集单元2、分析单元3、用于支撑所述馈源的第一定位装置、用于支撑采集单元的第二定位装置4、用于支撑待测试的介质板I的第三定位装置、处理单元6和控制单元5。由于第一定位装置、第三定位装置的结构与第二定位装置的结构相同。故图中省略了第一定位装置、第三定位装置。所述采集单元2，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析单元3 ;所述分析单3，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元6 ;所述控制单元5，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源10、采集单元2及待测试的介质板I均可在三维空间中移动。如图2所示，本专利技术的待测试介质板为由多个超材料片层20叠加形成的超材料，每一超材料片层20包括基材21以及附着在基材21上的金属微结构22。我们知道，通过设计超材料上金属微结构22的几何形状、几何尺寸以及在基材上的排布，可以得到我们想要的电磁参数分布的超材料，图2中金属微结构为“工”字型结构，其能够对电场产生响应。当然，待测介质板的金属微结构还可以是其它结构，例如图3所示的平面雪花状的金属微结构。由于超材料设计都是计算机仿真得到的，只是理论上的效果，因此可能与实际有些偏差，我们需要对其进行测试。当然待测试介质板也可以是其它人工复合材料制成的板件，或者是天然材料制成的板件。馈源10是产生测试用的电磁波的装置，其可以是图1中的喇叭天线。当然也可是现有技术中其它能够产生电磁的装置。本专利技术的所述采集单元2为图1所示的喇叭天线，其采集电磁波的电场信号。当然，本专利技术的采集单元2也可以是其他元器件，例如霍尔传感器，其采集磁场信号。不同元器件可以米集的电磁波信号不同，电场信号与磁场信号都属于电磁波信号。采集单元2安装在一个三维轨道机构30上，三维轨道机构30上设置有三个电机40，每个电机40均与控制单元5相连，分别控制三维导轨机构在X、Y、Z轴上的移动，从而调节采集单元2的空间位置。三维轨道机构30与三个电机40构成了本专利技术的第二定位装置4。同样，第二定位装置4也可以是其他机械部件，如三轴电动控制摇臂等，只要可以实现采集单元2在三维方向上移动即可。采集单元2通过控制单元5来控制其运行、停止、减速/增速等。控制单元5可以是一个芯片，也可以是一个软件程序，也可用运动控制卡实现。本实施例中，控制单元5为运动控制卡，其发送信号给电机以控制电机的启动、加速、减速、暂停、关闭停止等工作状态。当电机为伺服电机时，运动控制卡还可接收伺服电机发送回来的位置、速度信息，实现闭环控制。因此可以对采集单元进行精准定位。同样，第一定位装置与控制单元的结合也可对馈源10进行精准定位；第三定位装置与控制单元的结合也可对待测试的介质板I进行精准定位。这样，我们可以实现馈源10、介质板的中心点及采集单元2的三点一线设置，满足系统初始扫描的要求。整个过程全部由控制单元控制完成，无需手工调节，既方便快捷，又定位精准。分析单元3与采集单元2连接，用于将所采集到的电磁波信号(模拟信号)转化为数字信号，以便于处理单元6识别和处理。常用的分析单元3如矢量网络分析仪，可将喇叭天线采集到的电磁波信号(主要是电场信号)通过放大、滤波模数转换后转化为数字信号，并存储到缓存中。处理单元6接收分析单元3的数字信号，并进行运算和处理。处理单元6可以是计算机，计算机配合一定的软件和程序来实现数字信号的运算和处理，通常计算机还外接有将运算处理后的数据显示出来的显示屏。计算机可以通过数值分析将对应于空间各点电磁特性的数据通过二维或三维的曲线、图表或图像的方式直观显示出来。计算机通过运算，依据一定的公式和算法，就可以反推出介质板I的电磁响应特征。另外，计算机通常还具备输入设备，例如键盘，以便于输入指令，例如，对与其相连的控制单元发出指令，控制电机的动作，从而可以实现第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置的自动控制，即可以实现馈源、待测试的介质板及喇叭天线的精确定位，使得在测试开始前，馈源、待测试的介质板的中心点及喇叭天线三者能够在一条直线上，使得测试的难度减小。当然，控制单元也可以是计算机中的一个程序。上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维近场扫描系统，其特征在于，包括馈源、第一定位装置、采集单元、第二定位装置、设置在第一定位装置与第二定位装置之间的第三定位装置、分析单元、处理单元及控制单元；所述馈源，用于产生电磁波；所述第一定位装置，用于支撑所述馈源；所述采集单元，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析单元；所述第二定位装置，用于支撑采集单元；所述第三定位装置，用于支撑待测试的介质板；所述分析单元，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理单元；所述处理单元，用于处理接收到的数字信号；所述控制单元，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源、采集单元及待测试的介质板均可在三维空间中移动。

【技术特征摘要】
1.一种三维近场扫描系统，其特征在于，包括馈源、第一定位装置、采集单元、第二定位装置、设置在第一定位装置与第二定位装置之间的第三定位装置、分析単元、处理单元及控制单元； 所述馈源，用于产生电磁波； 所述第一定位装置，用于支撑所述馈源； 所述采集単元，用于采集其附近的电磁波信号，并将其发送给分析単元； 所述第二定位装置，用于支撑采集单元； 所述第三定位装置，用于支撑待测试的介质板； 所述分析単元，用于将接收到的电磁波信号转换为数字信号，并发送给处理単元； 所述处理単元，用于处理接收到的数字信号； 所述控制単元，控制第一定位装置、第二定位装置及第三定位装置，使得馈源、采集单元及待测试的介质板均可在三维空间中移动。2.根据权利要求1所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述采集单元为喇叭天线。3.根据权利要求1所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述分析单元为矢量网络分析仪。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，杨松涛，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：