[發明專利]基于外差法的紅外熱波成像檢測裝置

有效

• 申請號: 201610262929.0
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105943183B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 劉俊巖;楊珺涵;袁會敏;王揚
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61C19/04
• 分類號: A61C19/04
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及一種紅外熱波成像檢測裝置，適用于醫學領域中牙齒組織的缺陷識別與檢測。

背景技術

在醫學領域，齲齒是一種高發性疾病，通常認為是由細菌、環境、宿主及時間等因素導致的牙齒硬組織動態時進性病損，若不及時診斷與治療，齲齒將繼續發展形成齲洞，最終使牙齒喪失。因此，找到一種檢測速度快、檢測分辨率高及無損傷的檢測方法實現對牙齒齲損的檢測至關重要。在無損檢測領域，紅外熱波成像檢測具有非接觸、無損傷、直觀、探測面積大及效率高等優勢，因此，紅外熱波成像檢測方法在醫學檢測領域具有廣泛的應用前景。

紅外相機是紅外熱波成像檢測系統核心部件，而由于紅外相機采集頻率的限制，傳統的紅外熱波成像檢測方法只能采用較低頻率的調制激勵熱源對樣件激勵，造成熱波的熱擴散長度較長，使得傳統的紅外熱波成像檢測方法對牙齒早期齲損檢測分辨率不高。

發明內容

本發明的目的是克服目前紅外熱成像檢測方法對牙齒早期齲損檢測分辨率較低的不足，提供了一種基于外差法的紅外熱波成像檢測裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于外差法的紅外熱波成像檢測裝置，包括計算機、雙路函數發生器、混頻器、激光器和紅外相機，其中：

所述計算機控制雙路函數發生器產生兩個幅值與偏置相同、頻率不同的正弦調制信號；

所述雙路函數發生器將兩個頻率的正弦信號輸入至混頻器；

所述混頻器的輸出端一路控制激光器產生含有混頻調制信號的激光對檢測樣件進行激勵，另一路觸發紅外相機進行圖像序列的同步采集；

所述紅外相機將采集的圖像序列反饋至計算機，計算機將采集到的圖像序列與兩個頻率的差頻信號Δf做鎖相運算，來獲取檢測樣件的光熱輻射信號幅值圖與相位圖。

本發明具有如下優點：

1、可以實現牙齒早期齲損的高分辨率及高信噪比檢測；

2、檢測過程完全無損傷、非接觸，大大提高了檢測效率及準確度；

3、通過對檢測樣件進行主動式熱波激勵可實現缺陷類型及位置的高分辨率識別。

附圖說明

圖1是基于外差法紅外熱波成像檢測裝置的結構示意圖；

圖2是經混頻器混頻后的調制信號示意圖；

圖3是檢測樣件光學圖片；

圖4是最終檢測缺陷結果示意圖，a）相位圖，b）幅值圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍中。

具體實施方式一：如圖1所示，本實施方式提供的基于外差法紅外熱波成像檢測裝置包括計算機1、雙路函數發生器5、混頻器6、激光器8、光纖9、準直鏡10、樣件三維移動臺12、準直鏡光學支架13、紅外相機14、紅外相機三維移動臺15，其中：

所述計算機1通過USB連接線2控制雙路函數發生器5產生兩個幅值與偏置相同、頻率不同的正弦調制信號；

所述雙路函數發生器5經第一BNC連接線3和第二BNC連接線4將兩個正弦調制信號輸入至混頻器6，混頻器6的輸出端一路通過第三BNC連接線7控制激光器8產生含有混頻調制信號的激光對固定在樣件三維移動臺12上的檢測樣件11進行激勵，另一路通過第四BNC連接線16控制紅外相機14、紅外相機14根據采集指令進行圖像序列的同步采集；

所述紅外相機14固定在紅外相機三維移動臺15上，紅外相機14將采集的圖像序列通過網線17反饋至計算機1，計算機1將采集到的圖像序列與兩個頻率的差頻信號Δf做鎖相運算，來獲取檢測樣件11的光熱輻射信號幅值圖與相位圖，進而判斷出檢測樣件11的缺陷類型及位置；

重復改變檢測樣件11的位置，通過獲取檢測樣件11各區域的光熱輻射信號的幅值與相位信息來對缺陷位置進行識別與檢測。