[发明专利]一种全电子太赫兹层析成像装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种全电子太赫兹层析成像装置及其控制方法，该装置包括：双路微波信号源，用于生成1路射频微波信号和1路本振微波信号；多通道扩频模块，用于分别将1路射频微波信号和1路本振微波信号扩展成N路射频微波信号和N路本振微波信号，并产生1路参考中频信号；多发多收太赫兹环形阵列，用于分别将N路射频微波信号和N路本振微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹发射信号和N路太赫兹本振信号，将N路太赫兹本振信号与N路被测样品的散射信号进行混频，得到N路测试中频信号；多通道同步采集单元，用于采集N路测试中频信号和1路参考中频信号；主控计算机采集被测样品散射数据并处理，通过对比源算法实现被测样品的高分辨成像。

技术领域

本公开涉及太赫兹成像技术领域，具体涉及一种全电子太赫兹层析成像装置及其控制方法。

背景技术

太赫兹波位于微波和红外线之间，具有无电离辐射、高分辨率、对人体无害、穿透性强等物理特性。通过太赫兹成像可以获得物质空间密度分布的图像，因此太赫兹成像特别适合于可见光看不见、X射线对比度不够材料内部结构测量和缺陷成像应用。相对于超声波，太赫兹波在被测样品中衰减小，穿透深，波长短，能够获取高分辨率的成像效果，可以直观地展现内部缺陷；相对于X射线，它不会由于电离而破坏被检测的样品，具有成像速度快、实时性强、无辐射等优点。正是由于太赫兹成像技术所具备的独特优势，全球很多国家都开展了太赫兹成像技术的相关研究。

对于太赫兹成像，发明人在研发过程中发现，目前常用的方法是将太赫兹收发模块或被测样品安装在机械运动装置上进行扫描，这种方式结构简单，但测试效率低，另外由于只利用了被测样品的反射或透射信息，理论上只能获得半个波长的理论分辨率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种全电子太赫兹层析成像装置及其控制方法，该装置采用多发多收的太赫兹信号发生和接收形式，可实现被测样品散射信息的快速采集；另外，由于采用收发间隔布置的环形阵列，获得的被测样品散射数据同时包含反射和透射信息，进而通过对比源算法实现被测样品的高分辨成像，成像分辨率优于半个波长。

本公开一方面提供的一种全电子太赫兹层析成像装置的技术方案是：

一种全电子太赫兹层析成像装置，该装置包括：

双路微波信号源，用于生成1路射频微波信号和1路本振微波信号，并分别输出至多通道扩频模块；

多通道扩频模块，用于分别将1路射频微波信号和1路本振微波信号扩展成N路射频微波信号和N路本振微波信号，并产生1路参考中频信号；

多发多收太赫兹环形阵列，用于分别将N路射频微波信号和N路本振微波信号进行倍频和放大，产生N路太赫兹发射信号和N路太赫兹本振信号，接收N路被测样品的散射信号，将N路太赫兹本振信号与接收到的N路被测样品的散射信号进行混频，得到N路测试中频信号；

多通道同步采集单元，用于同步采集多发多收太赫兹环形阵列产生的N路测试中频信号和多通道扩频模块产生的1路参考中频信号；

主控计算机，用于控制双路微波信号源、多通道扩频模块和多通道同步采集单元，获取多通道同步采集单元采集的N路测试中频信号和1路参考中频信号并对其进行处理，采用对比源算法得到被测样品的高分辨图像。

本公开另一方面提供的一种全电子太赫兹层析成像装置的控制方法的技术方案是：

一种全电子太赫兹层析成像装置的控制方法，该方法包括以下步骤：

设置双路微波信号源的射频和本振信号频率；

控制多通道扩频模块的电子开关切换到相应的发射通道；

触发双路微波信号源产生设定频率的1路射频微波信号和1路本振微波信号；同时，触发多通道同步采集单元采集多发多收太赫兹环形阵列产生的N路测试中频信号和多通道扩频模块产生的1路参考中频信号；