一種微波層析成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種微波層析成像裝置，涉及計算機(jī)圖像成型領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微波層析成像利用多個天線實現(xiàn)多通路、低功率微波的傳輸，對物質(zhì)內(nèi)部的介質(zhì)特性進(jìn)行測量成像，從而分析推出有關(guān)物理量的分布，如濃度、濕度的分布。
[0003]微波層析成像通過微波天線進(jìn)行微波的輻射和接收，利用一個天線向成像區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的一個方向入射，輻射的微波與物質(zhì)的介質(zhì)特性產(chǎn)生作用，形成一個全方向的散射波，然后通過另一個天線沿一個散射方向接收散射波，如此構(gòu)成一對天線之間的微波信號傳輸，再利用微波檢測器測量散射波信號的幅度和相位。以同樣的形式，利用其它天線測量其它方向的散射波。為了獲得在不同方向入射微波情況下多個方向散射波的數(shù)據(jù)，微波層析成像系統(tǒng)一般采用由多個天線構(gòu)成的陣列，這些天線均勻地排放在成像區(qū)域的邊緣，陣列形成的環(huán)繞成像區(qū)域，在獲得多方向的散射場數(shù)據(jù)之后，再利用圖像重建方法重建成像區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的介質(zhì)特性，形成圖像。
[0004]在本實用新型以前，微波成像系統(tǒng)一般采用單偶極子的天線形成天線陣列，如Z.Wu等(Microwave tomographic system for oil and gas multiphase flow imaging, 1PMeasurement Science and Technology, 2009 年第 20 卷 104026)文獻(xiàn)中闡述傳統(tǒng)的單偶極子的微波成像系統(tǒng)和 N.R.Epstein等(Microwave tomographic imaging utilizinglow-profile rotating, right angle-bent monopole antennas, Internat1nal journalof antennas and propagat1n, 2014年431602)旋轉(zhuǎn)、直角彎曲的單偶極子的微波成像系統(tǒng)。由于單偶極子的最佳輻射頻率是在它的長度接近四分之一波長，所以在低頻微波波段單偶極子的物理長度可能遠(yuǎn)大于成像區(qū)域橫截面的直徑。在這樣的情況下，物質(zhì)沿柱體成像區(qū)域軸向方向的不均勻性會給圖像重建方法帶來誤差。本實用新型提出采用由高介電常數(shù)的介質(zhì)材料制成的介質(zhì)諧振天線，進(jìn)行發(fā)射和接收微波信號，縮短天線的尺寸，降低物質(zhì)沿柱體成像區(qū)域軸向方向的不均勻性對成像系統(tǒng)的影響，確保圖像質(zhì)量；同時便于利用多層陣列進(jìn)行3D成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型提供一種微波層析成像裝置，用于生成物質(zhì)介電常數(shù)的圖像。本實用新型提供一種微波層析成像裝置，利用低功率微波實現(xiàn)成像。
[0006]本實用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種微波層析成像裝置，包括一個由多個介質(zhì)諧振天線構(gòu)成的天線陣列、一個柱形成像區(qū)域、一個金屬柱體容器，其特征在于，所述天線陣列中的每一個介質(zhì)諧振天線由介質(zhì)諧振器構(gòu)成；天線陣列環(huán)繞柱形成像區(qū)域；每一個介質(zhì)諧振天線具有微波信號連接口，能夠輻射微波或者接收微波；介質(zhì)諧振天線之間通過柱形成像區(qū)域進(jìn)行微波信號傳輸。
[0008]每個介質(zhì)諧振天線由其介電常數(shù)在20至100之間的介質(zhì)材料制成；
[0009]每個介質(zhì)諧振天線分布在所述柱形成像區(qū)域的同一個橫截面上，每個介質(zhì)諧振天線有個共地。
[0010]每個介質(zhì)諧振天線為正方形、長方形或圓形柱體。
[0011]每個介質(zhì)諧振天線由一個探針饋電。
[0012]每個介質(zhì)諧振天線通過微波信號連接口與微波信號源或者微波檢測器連接。
[0013]每個介質(zhì)諧振天線有個SMA連接器作為微波連接口和饋電探針；SMA的外殼與中心導(dǎo)線之間有個介質(zhì)材料隔離，SMA的外殼與金屬柱體容器相連接，SMA的中心導(dǎo)線構(gòu)成介質(zhì)諧振天線的饋電探針。
[0014]所述金屬柱體容器由鋁、銅、或者不銹鋼材料制成，金屬柱體容器為天線陣列的共地。
[0015]所述柱形成像區(qū)域包括一個柱形管道以及內(nèi)部區(qū)域；管道的軸向方向與金屬柱體容器的軸向方向相同。
[0016]一種微波層析成像裝置的成像方法，至少有一個微波信號源，用于微波的激勵，頻率范圍為300兆赫茲至10千兆赫茲；
[0017]至少有一個微波檢測器，用于微波的檢測；
[0018]至少有一個測量方法，實現(xiàn)所有天線之間的微波信號傳輸測量，包括幅度和相位的測量，形成一組測量數(shù)據(jù)，重建所述柱形成像區(qū)域內(nèi)橫截面上的介電常數(shù)的分布圖像。
[0019]一種微波層析成像裝置的成像方法，包含一個顯示方法，顯示介電常數(shù)的分布圖像。
[0020]一種微波層析成像裝置的成像方法，一種微波層析成像方法，其特征在于包括以下步驟:
[0021]1)、提供一個排放在同一個橫截面上的介質(zhì)諧振天線陣列，排列在所述柱形成像區(qū)域的周邊，并通過所述柱形成像區(qū)域進(jìn)行信號傳輸。
[0022]2 )、提供一個金屬柱體容器作為天線陣列的共地。
[0023]3)、提供一個測量方法，測量天線之間的信號傳輸，包括幅度和相位的測量。
[0024]4)、提供一個圖像重建方法，利用介質(zhì)諧振天線之間的信號傳輸數(shù)據(jù)導(dǎo)出所述柱形成像區(qū)域內(nèi)介電常數(shù)的分布圖像。
[0025]本實用新型一種微波層析成像裝置，技術(shù)效果如下:
[0026]該裝置能夠?qū)橘|(zhì)諧振天線陣列所包圍區(qū)域內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行成像，生成介電常數(shù)的分布圖像；該裝置能夠縮短天線沿柱體成像區(qū)域軸向方向的長度，降低物質(zhì)沿柱體成像區(qū)域軸向方向的不均勻性對成像結(jié)果的影響，金屬柱體容器也作為裝置的電磁屏蔽，減少環(huán)境噪聲的影響，確保圖像質(zhì)量，同時采用介質(zhì)諧振天線陣列，便于多層陣列布局進(jìn)行3D成像。
【附圖說明】
[0027]圖1示出了一個根據(jù)本實用新型的第一實施方案的裝置的示意俯視圖。
[0028]圖2示出了一個根據(jù)本實用新型的第一實施方案的裝置通過中心的示意側(cè)視圖，包括正方形介質(zhì)諧振天線以及SMA連接口的透視圖。
[0029]圖3示出了一個根據(jù)本實用新型的第二實施方案的裝置的示意俯視圖。
[0030]圖4示出本實用新型的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0031]一種微波層析成像裝置，提供包括一個由多個介質(zhì)諧振天線構(gòu)成的天線陣列、一個柱形成像區(qū)域、一個金屬柱體容器；天線陣列中的每一個介質(zhì)諧振天線由介質(zhì)諧振器構(gòu)成；天線陣列環(huán)繞柱形成像區(qū)域；每一個介質(zhì)諧振天線具有微波信號連接口，能夠輻射微波或者接收微波；介質(zhì)諧振天線之間通過柱形成像區(qū)域進(jìn)行微波信號傳輸。
[0032]天線的特性在許多教科書中已經(jīng)有了詳細(xì)的描