[發明專利]艦船無損檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201610048038.5
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105699968B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 吳光勝;祁春超;賈成艷;趙術開;丁慶;劉俊成;劉貝貝;張艷東;黃雄偉;劉艷麗
• 申請（專利權）人: 深圳市無牙太赫茲科技有限公司;深圳市太赫茲科技創新研究院
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/03;G01S7/35
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;武玉琴

本發明提供了一種艦船無損檢測系統，包括：發射天線，用于向被測艦船發送毫米波發射信號；接收天線，用于接收從被測艦船返回的回波信號；毫米波收發模塊，用于生成發送給被測艦船的毫米波發射信號并接收和處理來自接收天線的回波信號；掃描裝置，用于固定并移動毫米波收發模塊、發射天線和接收天線；數據采集和處理模塊，用于采集和處理從毫米波收發模塊輸出的回波信號以生成被測艦船的三維圖像；以及圖像顯示單元，用于顯示由數據采集和處理模塊生成的三維圖像。此外，本發明還提供了艦船無損檢測方法。本發明的技術方案具有結構簡單、分辨率高、成像時間短、視場較大等優勢。

技術領域

本發明涉及基于線性調頻技術、超外差探測原理和全息成像原理的毫米波三維成像系統，具體地，涉及艦船無損檢測系統和方法。

背景技術

毫米波的頻率為30GHz到300GHz(波長從1mm到10mm)，在實際工程應用中，常把毫米波的低端頻率降到26GHz。在電磁波譜中，毫米波頻率的位置介于微波與紅外之間。與微波相比，毫米波的典型特點是波長短、頻帶寬(具有很廣闊的利用空間)以及在大氣中的傳播特性。與紅外相比，毫米波具有全天候工作的能力并且可用于煙塵，云霧等惡劣環境下。在微波頻段越來越擁擠的情況下，毫米波兼顧微波的優點，并且還具備低頻段微波所不具備的一些優點。

具體來說，毫米波主要有以下幾個特點：1、精度高，毫米波雷達更容易獲得窄的波束和大的絕對帶寬，使得毫米波雷達系統抗電子干擾能力更強；2、在多普勒雷達中，毫米波的多普勒頻率分辨率高；3、在毫米波成像系統中，毫米波對目標的形狀結構敏感，區別金屬目標和背景環境的能力強，獲得的圖像分辨率高，因此可提高對目標識別與探測能力4、毫米波能夠穿透等離子體；5、與紅外激光相比，毫米波受惡劣自然環境的影響??；6、毫米波系統體積小、重量輕，因此與微波電路相比，毫米波電路尺寸要小很多，從而毫米波系統更易集成。正是這些獨特的性質賦予了毫米波技術的廣泛應用前景，尤其是在無損檢測和安檢領域。

在毫米波成像發展初期，毫米波成像系統都使用單通道的機械掃描體制，這種成像體制結構簡單但掃描時間比較長。為了縮短掃描時間，Millivision公司研制了Veta125成像儀，該成像儀除發射掃描系統外，還具有8×8的陣列接收機制，但這種成像儀更適合于室外大范圍的遠程監測，而且視場不到50厘米。Trex公司還研制了一套PMC-2成像系統，此成像系統中的天線單元采用了3mm相控陣天線的技術。PMC-2成像系統采用了中心頻率為84GHz的毫米波，這種成像系統的工作頻率由于接近太赫茲頻段，因而成本較高。LockheedMartin公司也研制了一套焦平面成像陣列成像系統，其采用的毫米波的中心頻率為94GHz。TRW公司研制了一套被動的毫米波成像系統，此套系統采用的毫米波的中心頻率為89GHz。Lockheed Martin和TRW這兩家公司的成像系統的視場都較小，通常也不到50厘米。

現階段在毫米波成像領域，毫米波成像研究成果主要集中在西北太平洋實驗室(Pacific Northwest National Laboratory)。此實驗室中的McMakin等人，開發了一套三維全息成像掃描系統，此套成像系統的掃描機制是基于圓柱掃描，并且這套系統已經實現了毫米波成像系統的商業化。該成像系統采用的是主動成像機制，通過全息算法反演得到目標的三維毫米波圖像。此項技術已經授權L-3Communications和Save View有限公司，他們生產出的產品分別用于車站碼頭等場所的安檢系統中和試選服裝之中。但是由于這種系統采用了384個收發單元，因而成本始終沒法降下來。目前西北太平洋實驗室正致力于更高頻率的毫米波成像系統的開發研制。

除上面介紹的實驗室和公司外，在英國、美國等國家，也有很多的科研院所和企業參與了毫米波成像技術的研究，如美國的陸軍海軍空軍研究實驗室和海軍沿?；氐裙疽约癉elaware，Arizona等大學、英國的Reading大學、Durham大學和Farran公司等。