一種小型化的微波層析成像裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種小型化的微波層析成像裝置，涉及圖像成型領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微波層析成像利用多通路、低功率微波的傳輸對物質(zhì)內(nèi)部的介質(zhì)特性進(jìn)行成像，從而測量物質(zhì)內(nèi)部的特性，分析推斷出有關(guān)物理量的分布，如濃度、濕度。
[0003]微波層析成像利用天線進(jìn)行微波的輻射和接收，微波通過一個天線向成像區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的一個入射方向輻射，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。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)一般采用多個天線，這些天線均勻地排放在成像區(qū)域的邊緣，在獲得這些散射場的數(shù)據(jù)之后，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。在圖像重建中，成像區(qū)域一般采用柱體形狀模型，假定在柱體成像區(qū)域內(nèi)物質(zhì)的介質(zhì)特性沿軸向方向沒有變化，微波層析成像中三維圖像重建的過程便簡化為二維圖像的重建，這二維圖像重建的方法減少了許多數(shù)學(xué)運(yùn)算。
[0004]在本實(shí)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 flowimaging, 1P Measurement Science and Technology, 2009年第 20卷 104026)文獻(xiàn)中闡述基于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快速、有效的二維圖像重建方法帶來很大的誤差。本實(shí)用新型提出采用由曲折導(dǎo)線制成的芯片天線，進(jìn)行發(fā)射和接收微波信號，以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系統(tǒng)的影響，確保圖像質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供一種小型化的微波層析成像裝置，用于生成物質(zhì)介電常數(shù)的圖像，利用低功率微波實(shí)現(xiàn)成像。
[0006]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種小型化的微波層析成像裝置，包括一個柱形成像區(qū)域、一個多個芯片天線構(gòu)成的天線陣列，一個天線陣列基板，其特征在于，所述天線陣列中的每一個芯片天線由封裝的曲折導(dǎo)線構(gòu)成；天線陣列環(huán)繞柱形成像區(qū)域；每一個芯片天線具有微波信號連接口 ；每一個芯片天線能夠輻射微波或者接收微波；芯片天線之間通過柱形成像區(qū)域進(jìn)行微波信號傳輸；芯片天線的長度方向與所述柱形成像區(qū)域橫截面垂直，與所述天線陣列基板垂直。
[0008]每個芯片天線的曲折導(dǎo)線彎曲結(jié)構(gòu)是規(guī)則的、均勻的、有周期性的；彎曲形狀呈長方形鋸齒或者三角形鋸齒；每個芯片天線有個共地。
[0009]每個芯片天線的最大輻射方向與長度方向垂直。
[0010]每個芯片天線的長度大于寬度。
[0011]每個芯片天線由銅、銀或者其它金屬線制成。
[0012]每個芯片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]所述天線陣列基板由鋁、銅、或者不銹鋼材料制成，天線陣列基板為天線陣列的共地。所述柱形成像區(qū)域包括一個柱形管道或容器以及內(nèi)部區(qū)域；管道或容器的軸向方向與芯片天線的長度方向平行。
[0014]每個芯片天線有個SMA連接器作為微波連接口，SMA的外殼與天線陣列基板相連接，SMA的中心導(dǎo)線與芯片天線相連接，SMA的外殼與中心導(dǎo)線之間有個介質(zhì)材料隔離。
[0015]采用該一種小型化的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；
[0016]至少有一個微波檢測器，用于微波的檢測；
[0017]至少有一個測量方法，實(shí)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。
[0018]采用該一種小型化的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。
[0019]采用該一種小型化的微波層析成像裝置的成像方法，一種微波層析成像方法，包括以下步驟:
[0020]I)、提供一個平行的芯片天線陣列，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。
[0021]2)、提供一個芯片天線陣列的基板作為天線陣列的共地。
[0022]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。
[0023]4)、提供一個二維圖像重建方法，利用芯片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。
[0024]本實(shí)用新型一種微波層析成像裝置，技術(shù)效果如下:
[0025]所述裝置能夠?qū)π酒炀€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；所述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，確保圖像質(zhì)量。
【附圖說明】
[0026]圖1示出了一個根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施方案的裝置的示意側(cè)面俯視圖，包括長方形曲折導(dǎo)線制成的芯片天線以及SMA連接口的透視圖。
[0027]圖2示出了一個根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施方案的裝置的示意側(cè)面俯視圖，包括長方形鋸齒形狀的曲折導(dǎo)線制成的芯片天線以及SMA連接口的透視圖。
[0028]圖3示出了一個根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施方案的裝置的示意側(cè)面俯視圖，包括三角形鋸齒形狀的曲折導(dǎo)線制成的芯片天線以及SMA連接口的透視圖。
[0029]圖4示出了一個根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施方案的裝置的示意側(cè)面俯視圖。
[0030]圖5示出本實(shí)用新型的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]一種小型化的微波層析成像裝置，提供一個柱形成像區(qū)域、一個多個芯片天線構(gòu)成的天線陣列，一個天線陣列基板；天線陣列中的每一個芯片天線由封裝的曲折導(dǎo)線構(gòu)成；天線陣列環(huán)繞柱形成像區(qū)域；每一個芯片天線具有微波信號連接口，用于傳輸微波信號；每一個芯片天線能夠輻射微波或者接收微波；芯片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)的描述(如:“天線理論-分析與設(shè)計”，巴拉尼斯，1988)，它是個輻射和接收微波的裝置。天線輻射場可分為近區(qū)場和遠(yuǎn)區(qū)場，可以通過麥克斯韋方程求解。天線可以由線天線和面天線構(gòu)成，本實(shí)用新型采用芯片天線，芯片