一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統技術方案

本發明專利技術提供一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統，包括太赫茲探測器、聚焦反射鏡、旋轉反射鏡、旋轉反射鏡轉軸、擺動反射鏡和太赫茲輻射源；所述太赫茲輻射源向被成像物體發出太赫茲波；所述被成像物體輻射或反射的太赫茲波依次被擺動反射鏡、旋轉反射鏡和聚焦反射鏡反射，到達太赫茲探測器完成成像。本發明專利技術提出的單探測器快速掃描太赫茲成像技術，在只使用一個太赫茲探測器的情況下，配合轉動反射鏡和擺動反射鏡掃描，可以實現低成本快速的成像效果。有效的解決現有太赫茲成像體制中二維機械掃描耗時長、合成孔徑成像算法復雜和綜合孔徑成像成本高等缺點。可在太赫茲安檢、太赫茲無損檢測和太赫茲成像雷達等領域得到廣泛的應用。

A rapid scanning terahertz imaging system with single detector

The invention provides a single detector fast scanning terahertz imaging system, including terahertz detector, focusing mirror, rotating mirror, mirror rotating shaft, swinging mirror and THz radiation; the THz radiation source to the imaged object a terahertz wave; the terahertz imaging radiation or reflection is sequentially swinging mirror, rotating mirror and focusing mirror, reach THz detector imaging. The single detector fast scanning terahertz imaging technology proposed by the invention can achieve low cost and fast imaging effect with only one terahertz detector and rotating mirror and swing mirror scanning. It can effectively solve the disadvantages of long time time, complexity of synthetic aperture imaging algorithm and high cost of synthetic aperture imaging in the existing terahertz imaging system. It can be widely used in the fields of terahertz security, terahertz nondestructive testing and terahertz imaging radar.

【技術實現步驟摘要】
一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統
本專利技術涉及成像
，特別是一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統。
技術介紹
太赫茲輻射是電磁波譜中有待開發的最后一個頻段，其頻率位于微波和紅外之間。與微波相比，太赫茲輻射的頻率更高，因此在作為通信載波時可以承載更多的信息量，相對于可見光和近紅外波來說，太赫茲輻射的波長更長，不容易受空氣中的懸浮灰塵或煙霧的散射影響，可能成為這些情況下的互補光源。與X射線相比，其光子能量體低，不會對生物組織產生電離損傷，是研究生物組織的良好手段。另外，太赫茲波非常容易穿透各種衣物，是對人體進行成像安檢的有效方式。由于太赫茲輻射具有如此多的優點，各國科研人員都投入了大量的精力對太赫茲輻射進行研究。經過近年來的快速發展，在太赫茲光譜、太赫茲通信、太赫茲雷達和太赫茲成像等領域均取得了重要的進展。特別是太赫茲成像，已經在無損檢測和安檢等領域得到了初步的應用。相對于其它頻段的電磁波，國內外對太赫茲技術的研究相對落后，特別是太赫茲探測器非常昂貴，目前還沒有像光學CCD那樣的商業化的二維太赫茲探測器陣列。對于太赫茲掃描成像，目前常用的方法是將太赫茲探測器放在光學系統的焦平面上進行二維機械掃描的方式進行成像，這種方式雖然只需要一個太赫茲探測器，但二維機械掃描非常耗時，遠遠達不到實際應用的要求。另一種方式是采用一維太赫茲探測器陣列，在另外一個緯度上采用機械掃描。這種方式雖然提高了成像速度，但一維太赫茲探測器陣列的成本大大增加，無法在成本上滿足實際應用的需求。由于太赫茲成像技術在很多領域都有獨特的應用前景，所以出現了各種體制的太赫茲成像系統，主要有：1.準光學焦平面成像掃描成像，這種成像方式將太赫茲探測器或被成像物體安裝在機械掃描架上進行二維掃描，這種方式結構簡單，但成像速度慢。為了提高速度可以采取一維太赫茲探測器陣列，在另外一維上進行機械掃描，但是這種方式大大增加了成本。2.合成孔徑成像，這種成像方式需要的太赫茲探測器數量少，成本低，但是技術復雜，特別是圖像重構算法難度大，耗時長。3.綜合孔徑成像，這種方式要使用較多的探測器數量，成本較高。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決現有技術中成像成本高、速度慢的缺陷，提供一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統來解決上述問題。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統，包括至少一個太赫茲探測器、聚焦反射鏡、旋轉反射鏡、旋轉反射鏡轉軸、擺動反射鏡和太赫茲輻射源；所述太赫茲輻射源向被成像物體發出太赫茲波；所述被成像物體輻射或反射的太赫茲波依次被擺動反射鏡、旋轉反射鏡和聚焦反射鏡反射，到達太赫茲探測器完成成像。優選的，擺動反射鏡繞其轉軸來回擺動；擺動反射鏡的轉軸位于反射面內。優選的，旋轉反射鏡繞其轉軸連續轉動，旋轉反射鏡的轉軸和法線有一夾角θ，夾角θ的大小由需要的成像視場決定。優選的，所述旋轉反射鏡轉動時的掃描軌跡為一個圓，所述擺動反射鏡的掃描軌跡為一條直線，所述旋轉反射鏡和擺動反射鏡的掃描軌跡疊加形成一條二維平面內的螺旋線，從而對所述被成像物體完成二維成像掃描。優選的，所述旋轉反射鏡繞其轉軸連續轉動，所述擺動反射鏡繞其轉軸來回擺動，一次單程擺動完成一幅成像，一個來回擺動完成兩幅成像。優選的，所述旋轉反射鏡和擺動反射鏡在太赫茲成像光學系統的位置或順序可以互換，而不影響成像系統的功能。.本專利技術與現有技術相比，具有以下有益效果：本專利技術提出的單探測器快速掃描太赫茲成像技術，在只使用一個太赫茲探測器的情況下，配合轉動反射鏡和擺動反射鏡掃描，可以實現低成本快速的成像效果。有效的解決現有太赫茲成像體制中二維機械掃描耗時長、合成孔徑成像算法復雜和綜合孔徑成像成本高等缺點。可在太赫茲安檢、太赫茲無損檢測和太赫茲成像雷達等領域得到廣泛的應用。附圖說明圖1為本專利技術實施例1提供的一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例2提供的一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統的結構示意圖；圖3為本專利技術提供的提供的一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統掃描軌跡示意圖。具體實施方式為使對本專利技術的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下：實施例1如圖1所示，本專利技術中的太赫茲成像系統如附圖1所示，包括太赫茲探測器1、聚焦反射鏡2、旋轉反射鏡3、旋轉反射鏡轉軸4、擺動反射鏡5和太赫茲輻射源7組成。被成像物體6輻射或反射的太赫茲波依次被擺動反射鏡5、旋轉反射鏡4和聚焦反射鏡2反射，到達太赫茲探測器1完成成像。在本專利技術中，旋轉反射鏡3繞其轉軸連續轉動，旋轉反射鏡3的轉軸和法線有一夾角θ，夾角θ的大小由需要的成像視場決定。擺動反射鏡5繞其轉軸來回擺動，擺動幅度由需要的成像視場決定，擺動反射鏡5的轉軸位于反射面內。旋轉反射鏡3連續轉動時的掃描軌跡為一個圓，擺動反射鏡5的掃描軌跡為一條直線，旋轉反射鏡3和擺動反射鏡5的掃描軌跡疊加形成一條二維平面內的螺旋線，從而對被成像物體6完成二維成像掃描，如圖3所示。本成像系統工作時，旋轉反射鏡3繞其轉軸連續轉動，擺動反射鏡5繞其轉軸來回擺動，一次單程擺動完成一幅成像，一個來回擺動完成兩幅成像。聚焦反射鏡2、旋轉反射鏡3和擺動反射鏡5均采用輕質金屬合金加工而成。當采用聚焦凸透鏡8代替聚焦反射鏡2時，聚焦凸透鏡采用太赫茲波段的透明介質材料加工而成。安檢儀工作在主動模式時，采用太赫茲探測器7照射被檢測人員。工作在被動模式時，不采用太赫茲探測器7照射，只探測人體自身輻射的太赫茲太赫茲波進程成像。分別采用電機驅動旋轉反射鏡3和擺動反射鏡5的運轉。采用計算機作為整個成像系統的控制中心，控制中心的功能主要包括：1.控制旋轉反射鏡3和擺動反射鏡5的運轉。2.采集太赫茲探測器7探測到的太赫茲信號。3.對采集到的太赫茲信號進行處理和顯示，形成可視化的圖片，顯示人身攜帶的各種物品，從而達到安全檢查的目的。實施例2如圖2所示，聚焦反射鏡2可由聚焦凸透鏡8替代，而不影響成像系統的功能。本專利技術除了能夠在只使用一個太赫茲探測器的情況下達到快速成像的目的之外，還有如下優點：1.可以增加太赫茲探測器1的數量，以達到提高成像速度的目的。2.旋轉反射鏡3和擺動反射鏡5在太赫茲成像光學系統的位置或順序可以互換，而不影響成像系統的功能。3.聚焦反射鏡2可由聚焦凸透鏡8替代，而不影響成像系統的功能。4.本成像系統不僅可以用在太赫茲波段，在更換相應的探測器之后，也可用于可見光和微波等其它電磁波段。5.該成像系統可工作在主動模式和被動模式。工作在主動模式時，采用太赫茲輻射源7照射被成像物體6。工作在被動模式時，不采用太赫茲輻射源7照射被成像物體6，利用被成像物體6自身輻射的太赫茲波進行成像。本專利技術作為太赫茲成像安檢儀可在不接觸被檢測人員的情況下進行安檢，檢測出人身攜帶的材料有金屬、陶瓷、塑料、液體和粉末等，可檢測的物品包括爆炸物、毒品、槍支和刀具等，對安檢效果起到大幅度提升。相對于傳統的安檢設備，本安檢儀具有快速、可靠、安全和保護隱私等優點。以上顯示和描述了本專利技術的基本原理、主要特征和本專利技術的優點。本行業的技術人員應該了解，本專利技術不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本專利技術的原理，在不脫離本專利技術精神和范圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統，其特征在于：包括至少一個太赫茲探測器(1)、聚焦反射鏡(2)、旋轉反射鏡(3)、旋轉反射鏡轉軸(4)、擺動反射鏡(5)和太赫茲輻射源(7)；所述太赫茲輻射源(7)向被成像物體(6)發出太赫茲波；所述被成像物體(6)輻射或反射的太赫茲波依次被擺動反射鏡(5)、旋轉反射鏡(4)和聚焦反射鏡(2)反射，到達太赫茲探測器(1)完成成像。

【技術特征摘要】
1.一種單探測器快速掃描太赫茲成像系統，其特征在于：包括至少一個太赫茲探測器(1)、聚焦反射鏡(2)、旋轉反射鏡(3)、旋轉反射鏡轉軸(4)、擺動反射鏡(5)和太赫茲輻射源(7)；所述太赫茲輻射源(7)向被成像物體(6)發出太赫茲波；所述被成像物體(6)輻射或反射的太赫茲波依次被擺動反射鏡(5)、旋轉反射鏡(4)和聚焦反射鏡(2)反射，到達太赫茲探測器(1)完成成像。2.根據權利要求1所述的單探測器快速掃描太赫茲成像系統，其特征在于：擺動反射鏡(5)繞其轉軸來回擺動；擺動反射鏡(5)的轉軸位于反射面內。3.根據權利要求1所述的單探測器快速掃描太赫茲成像系統，其特征在于：旋轉反射鏡(3)繞其轉軸連續轉動，旋轉反射鏡(3)的轉軸和法線有一夾角θ，夾角θ的大小由需...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮輝，武帥，高炳西，卜偉華，王文靜，齊登剛，靖紅軍，韋巍，高廣東，劉海建，
申請(專利權)人：安徽博微太赫茲信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽,34