[发明专利]导弹外壳无损检测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于线性调频技术、超外差探测原理和全息成像原理的毫米波三维成像系统，具体地，涉及导弹外壳无损检测系统和方法。

背景技术

毫米波的频率为30GHz到300GHz(波长从1mm到10mm)，在实际工程应用中，常把毫米波的低端频率降到26GHz。在电磁波谱中，毫米波频率的位置介于微波与红外之间。与微波相比，毫米波的典型特点是波长短、频带宽(具有很广阔的利用空间)以及在大气中的传播特性。与红外相比，毫米波具有全天候工作的能力并且可用于烟尘，云雾等恶劣环境下。在微波频段越来越拥挤的情况下，毫米波兼顾微波的优点，并且还具备低频段微波所不具备的一些优点。

具体来说，毫米波主要有以下几个特点：1、精度高，毫米波雷达更容易获得窄的波束和大的绝对带宽，使得毫米波雷达系统抗电子干扰能力更强；2、在多普勒雷达中，毫米波的多普勒频率分辨率高；3、在毫米波成像系统中，毫米波对目标的形状结构敏感，区别金属目标和背景环境的能力强，获得的图像分辨率高，因此可提高对目标识别与探测能力4、毫米波能够穿透等离子体；5、与红外激光相比，毫米波受恶劣自然环境的影响小；6、毫米波系统体积小、重量轻，因此与微波电路相比，毫米波电路尺寸要小很多，从而毫米波系统更易集成。正是这些独特的性质赋予了毫米波技术的广泛应用前景，尤其是在无损检测和安检领域。

在毫米波成像发展初期，毫米波成像系统都使用单通道的机械扫描体制，这种成像体制结构简单但扫描时间比较长。为了缩短扫描时间，Millivision公司研制了Veta125成像仪，该成像仪除发射扫描系统外，还具有8×8的阵列接收机制，但这种成像仪更适合于室外大范围的远程监测，而且视场不到50厘米。Trex公司还研制了一套PMC-2成像系统，此成像系统中的天线单元采用了3mm相控阵天线的技术。PMC-2成像系统采用了中心频率为84GHz的毫米波，这种成像系统的工作频率由于接近太赫兹频段，因而成本较高。Lockheed Martin公司也研制了一套焦平面成像阵列成像系统，其采用的毫米波的中心频率为94GHz。TRW公司研制了一套被动的毫米波成像系统，此套系统采用的毫米波的中心频率为89GHz。Lockheed Martin和TRW这两家公司的成像系统的视场都较小，通常也不到50厘米。

现阶段在毫米波成像领域，毫米波成像研究成果主要集中在西北太平洋实验室(Pacific Northwest National Laboratory)。此实验室中的McMakin等人，开发了一套三维全息成像扫描系统，此套成像系统的扫描机制是基于圆柱扫描，并且这套系统已经实现了毫米波成像系统的商业化。该成像系统采用的是主动成像机制，通过全息算法反演得到目标的三维毫米波图像。此项技术已经授权L-3Communications和Save View有限公司，他们生产出的产品分别用于车站码头等场所的安检系统中和试选服装之中。但是由于这种系统采用了384个收发单元，因而成本始终没法降下来。目前西北太平洋实验室正致力于更高频率的毫米波成像系统的开发研制。

除上面介绍的实验室和公司外，在英国、美国等国家，也有很多的科研院所和企业参与了毫米波成像技术的研究，如美国的陆军海军空军研究实验室和海军沿海基地等公司以及Delaware，Arizona等大学、英国的Reading大学、Durham大学和Farran公司等。

除英美国之外，德国的微波与雷达研究所(Microwave and Radar Institute)和德国的航空中心(German Aerospace Center)也有参与毫米波成像技术的研究。澳大利亚的ICT中心，日本的NEC公司等都有相关毫米波成像研究成果的报道。但是，这些单位的毫米波研究要么处于实验室阶段，要么研制出的产品价格非常高昂，或者检测的视场较小。

导弹自第二次世界大战问世以来，得到飞速发展。导弹的使用，使战争的突然性和破坏性增大、规模和范围扩大、进程加快，从而改变了过去常规战争的时空观念，给现代战争的战略战术带来巨大而深远的影响。导弹技术是现代科学技术的高度集成，它的发展既依赖于科学与工业技术的进步，同时又推动科学技术的发展，因而导弹技术水平成为衡量一个国家军事实力的重要标志之一。利用毫米波成像系统能够批量性的检测导弹外壳的裂纹及其他异常问题，能够确保导弹的完整性和可靠性。

因此，需要一种价格低、视场大的毫米波三维成像检测系统来实现对导弹外壳的无损检测。

发明内容