[发明专利]超短脉冲微波热声成像方法及其装置

权利要求书

1.超短脉冲微波热声成像装置，其特征在于：该装置包括超短脉冲微波发生器、超声探测器和数据采集及图像重建装置；所述超短脉冲微波发生器包括初级能源、控制系统、触发电路、高精度充电系统、高压脉冲发生器、高压脉冲形成线、高压气体开关和脉冲发射天线；所述数据采集及图像重建装置包括前置放大器、数据采集卡、数据处理卡、图像重建软件和计算机。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述超短脉冲微波发生器产生的超短脉冲微波的脉冲宽度为100ps～100ns。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述超短脉冲微波发生器产生超短脉冲微波的步骤如下：初级电源利用高精度充电系统对高压脉冲发生器的储能电容充电，达到设计阈值后电容放电产生电脉冲；高压脉冲发生器和高压脉冲形成线构成谐振，进一步提高电脉冲的电压，形成高压电脉冲；利用高压气体开关导通放电特性将高压电脉冲的脉宽进行进一步压缩，产生ns级脉冲宽度高压电脉冲，脉冲发射天线将此高压电脉冲转化为脉冲微波发射出去。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述超声探测器为多元线性阵列超声探测器或多元环形阵列超声探测器。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高压脉冲发生器为Marx发生器、Tesla变压器、基于雪崩管的固态脉冲发生器、磁流体发电机或磁通压缩发生器。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脉冲发射天线为高功率螺旋天线，螺旋半径为10～20cm，长度为15～25cm，主频率范围为100MHz～1GHz。

7.一种利用权利要求1所述的装置进行热声成像的方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)将待测物体固定在含有去离子水的耦合池中；

(2)超短脉冲微波发生器在触发电路控制下输出超短脉冲微波，经过脉冲发射天线均匀地照射待测物体，激发产生热声信号；

(3)热声信号被超声探测器接收，触发电路输出的高电平数字逻辑信号触发数据采集卡采集超声探测器接收到的热声信号，保存到计算机进行处理和图像重建。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述超短脉冲微波的频率为100MHz～1GHz。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述超短脉冲微波经过脉冲发射天线辐射后微波脉冲宽度为100ps～100ns。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述脉冲发射天线和待测物体之间的距离为2～20cm；步骤(3)所述超声探测器和待测物体之间的距离为2～20cm。