本發(fā)明涉及安檢設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微波檢測及電磁檢測的安檢裝置及安檢方法。

背景技術(shù)：

目前市面上的手持安檢設(shè)備主要是對金屬物件進(jìn)行檢測，其檢測的原理是電磁感應(yīng)的原理。當(dāng)載有交變電流的試驗(yàn)線圈靠近導(dǎo)體時(shí)，由于線圈產(chǎn)生的交變磁場會使導(dǎo)體感生出電流(即渦流)。渦流的大小、相位及流動形式受到工件性質(zhì)(電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸)的影響產(chǎn)生變化，反作用于磁場使線圈的電壓和阻抗發(fā)生變化。因此通過儀器測出試驗(yàn)線圈電壓或阻抗的變化，就可以判斷是否存在導(dǎo)體，同時(shí)理論上還可以檢測出該導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等性質(zhì)。當(dāng)然金屬探測器只需探測出是否存在導(dǎo)體即可。

但是此檢測方式也有其局限性：1、只適用于導(dǎo)電金屬材料或能感生渦流的非金屬材料的檢測；2、只適用于近場檢測，探測距離影響測量效果；3、渦流效應(yīng)的影響因素多，目前對缺陷的定性和定量還比較困難。

北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)2006年4月第32卷第4期公開了一種應(yīng)用微波檢測的目標(biāo)的微波散射成像方法，其方法是在一個(gè)二維平面上掃描,即合成一個(gè)平面孔徑,通過對接收回波數(shù)據(jù)的合成孔徑處理可以提高的成像分辨率以及對目標(biāo)的探測能力.其工作在準(zhǔn)單站模式下且只需以單色波照射目標(biāo),利用接收到的目標(biāo)的散射回波的相位和幅度信息重構(gòu)出目標(biāo)的二維像.提出了一種適用于近場條件下二維圖像的重構(gòu)算法,并對算法做了詳細(xì)推導(dǎo),利用該算法對模擬和實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理.結(jié)果表明該算法具有良好的空間分辨率和輻射分辨率,以及在不進(jìn)行三維成像的條件下可以實(shí)現(xiàn)距離向目標(biāo)的探測。但這種檢測方法目前主要用于遠(yuǎn)距離雷達(dá)成像探測，對其使用的頻率在安檢設(shè)備中其檢測頭穿透深度不夠，容易造成檢測漏檢和被外界信號干擾，在安檢領(lǐng)域使用不成功。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種微波探測結(jié)合電磁感應(yīng)探測的手持安檢設(shè)備，其基于微波散射成像方法的微波探測原理合理、使用安全。具體的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種手持安檢設(shè)備，包括探測主體，所述探測主體設(shè)置顯示單元和探測面，所述探測主體還包括電磁感應(yīng)模塊、微波探測模塊、主控制模塊及顯示模塊，所述電磁感應(yīng)模塊和所述微波探測模塊與所述主控制模塊相連接，所述主控制單元將電磁感應(yīng)模塊輸出的電磁檢測信號結(jié)果和/或所述微波探測模塊輸出的微波檢測信號結(jié)果進(jìn)行分析及比對得到探測分析結(jié)果，所述主控制模塊再連接所述顯示單元并將探測分析結(jié)果進(jìn)行顯示及預(yù)警；

其中，所述微波探測模塊包括微波散射成像算法單元及微波控制單元。

優(yōu)選地，微波探測模塊包括：

微波發(fā)送單元，包括依次連接的壓控振蕩器、微波振蕩源、調(diào)制器、信號放大器和發(fā)射天線，所述壓控振蕩器的輸入端連接中頻處理單元，通過所述發(fā)射天線發(fā)射微波信號；

微波接收單元，包括依次連接的接收天線、接收前端及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出端連接中頻處理單元，通過所述接收天線接收目標(biāo)物體的反射信號；

中頻處理單元，接收所述被檢目標(biāo)的反射信號進(jìn)行數(shù)字抽樣處理，并將處理結(jié)果傳輸至微波控制單元；

微波控制單元，設(shè)置所述微波散射成像算法單元，根據(jù)所述中頻處理單元的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析算法，并所述主控制模塊通信連接；

優(yōu)選地，電磁感應(yīng)模塊包括：

電磁感應(yīng)線圈，設(shè)置于所述電磁感應(yīng)面上，發(fā)射低頻電磁信號；

電磁感應(yīng)檢測電路，連接獲取所述電磁感應(yīng)線圈的低頻電磁信號的反饋信號；

電磁控制單元，連接所述電磁感應(yīng)檢測電路的反饋信號，將接收到的信號與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號進(jìn)行了比較，產(chǎn)生分析數(shù)據(jù)，并所述主控制模塊通信連接。

優(yōu)選地，探測主體還包括開關(guān)模塊及模式選擇單元，所述模式選擇單元包括電磁探測模式、微波探測模式及電磁微波混合探測模式。

優(yōu)選地，探測主體還包括調(diào)節(jié)低頻電磁信號和/或微波信號的靈敏度旋鈕。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用手持安檢設(shè)備的安檢方法，包括如下步驟：

S1：首先打開安檢設(shè)備進(jìn)行開機(jī)自檢，待電源穩(wěn)定后自動發(fā)射低頻電磁信號和/或微波信號，接收反饋信號正常時(shí)，LED燈亮和/或蜂鳴器蜂鳴聲，則手持安檢設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；

S2：通過模式選擇單元選擇電磁探測模式、微波探測模式或電磁微波混合探測模式，并將靈敏度旋鈕調(diào)至最低；

S3：將手持安檢設(shè)備的探測面朝向目標(biāo)并保持平行，即先將門靈敏度設(shè)低，逐漸旋轉(zhuǎn)靈敏度旋鈕增強(qiáng)電磁信號和/或微波信號，直至出現(xiàn)能探測到目標(biāo)的提示；

S4：將手持安檢設(shè)備按照一個(gè)方向均勻移動掃描，一個(gè)方向結(jié)束后換目標(biāo)的另一面按照一個(gè)方向均勻移動掃描，最后根據(jù)提示觀察檢測結(jié)果，最后通過LED燈或蜂鳴器判斷進(jìn)行提示及報(bào)警；

S5：手持安檢設(shè)備復(fù)位重復(fù)S2至S4步驟開始新目標(biāo)安檢檢測。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法，具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法在檢測時(shí)既不需要接觸工件也不需要耦合劑，可在高溫下進(jìn)行檢測。

2)本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法在應(yīng)用時(shí)，探頭可延伸至遠(yuǎn)處檢測，可有效對工件的狹窄區(qū)域及深孔壁等進(jìn)行檢測。

3)本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法對表面和近表面缺陷的檢測靈敏度很高；對管、棒、線材的檢測易于實(shí)現(xiàn)高速、高效率的自動化檢測，

4)本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法采集信號準(zhǔn)確，操作方法簡單，靈活性高，成本較低，可對檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化處理，然后儲存、再現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備的電路原理示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的微波散射成像算法成像流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備微波探測模塊的微波發(fā)送單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備微波探測模塊的微波接收單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢方法的步驟示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢方法的使用狀態(tài)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

另外，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

下面結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述，其中如果已知技術(shù)的詳細(xì)描述對于示出本發(fā)明的特征是不必要的，則將其省略。

本發(fā)明的手持檢測設(shè)備除了采用傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)方式對金屬導(dǎo)體進(jìn)行檢測，而且在此基礎(chǔ)上添加微波信號進(jìn)行檢測，由于微波設(shè)備具有一定的穿透性，而不同密度、不同介質(zhì)、不同尺寸的物體對其反射性不同，通過內(nèi)部發(fā)射一個(gè)小脈沖串，通過對其發(fā)射脈沖串的幅度進(jìn)行檢測，可以判斷其內(nèi)藏物體的大小、是否為液體、藏的位置等信息通過算法進(jìn)行分析處理，此信息與電測檢測的信息相印證，得出更為可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，以及減小系統(tǒng)誤判的可能。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，整體包括探測主體1及手柄2，探測主體1設(shè)置有顯示模塊12和探測面11，本實(shí)施例中顯示模塊12為LED燈，也可以為顯示屏，探測面11設(shè)置于探測主體1的側(cè)面；本實(shí)施例中還設(shè)置有開關(guān)模塊13及模式選擇單元14，通過開關(guān)模塊可以控制安檢設(shè)備的開啟和關(guān)閉，通過模式選擇單元14可以選擇安檢設(shè)備處于電磁探測模式、微波探測模式或電磁微波混合探測模式，在探測主體1側(cè)面還設(shè)置有耳機(jī)插孔，可用來外接蜂鳴報(bào)警器或者其他擴(kuò)音設(shè)備。

手柄2內(nèi)設(shè)置有電源模塊21，可以為電池或者充電式電源模塊。

在一些實(shí)施例中，手持安檢設(shè)備還可以設(shè)置蜂鳴器，并通過開關(guān)模塊13進(jìn)行震動或聲音的選擇。

本實(shí)施例中，探測主體1還包括靈敏度旋鈕15，可以調(diào)節(jié)處于電磁探測模式時(shí)的低頻電磁信號強(qiáng)度、處于微波探測模式的微波信號強(qiáng)度以及處于電磁微波混合探測模式時(shí)同時(shí)調(diào)節(jié)低頻電磁信號強(qiáng)度和微波信號強(qiáng)度。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的手持安檢設(shè)備的電路原理示意圖，探測主體1包括電磁感應(yīng)模塊100、微波探測模塊200及主控制模塊300，電磁感應(yīng)模塊100和微波探測模塊200與主控制模塊300相連接，主控制模塊300將電磁感應(yīng)模塊100輸出的電磁檢測信號結(jié)果與微波探測模塊200輸出的微波檢測信號結(jié)果進(jìn)行分析及比對得到探測分析結(jié)果，主控制模塊300再連接顯示模塊12將探測分析結(jié)果進(jìn)行顯示及預(yù)警。

其中，微波探測模塊200包括微波散射成像算法單元，該微波散射成像算法的成像流程圖如圖3所示，成像步驟如下：

步驟1)，把天線接收數(shù)據(jù)d(x′,y′,z。)做背景對消后沿x′,y′進(jìn)行二維傅里葉變換,得到D(kx,ky)；

步驟2)，對D(kx,ky)進(jìn)行相位校正,相當(dāng)于對接收數(shù)據(jù)處理后再加一濾波器,稱為匹配濾波器；

步驟3)，對步驟2)所得的結(jié)果再進(jìn)行二維逆傅里葉變換,即求得所要的s(x,y).s(x,y)反映了目標(biāo)的二維像。

關(guān)于目標(biāo)的微波散射成像方法的具體方法步驟請?jiān)斠姮F(xiàn)有技術(shù)的描述，本發(fā)明將不再贅述。

再次參閱圖2，微波探測模塊200具體包括：發(fā)射微波信號的微波發(fā)送單元201、接收目標(biāo)物體的反射信號的微波接收單元202、與微波發(fā)送單元201及微波接收單元202相連接的中頻處理單元203以及連接中頻處理單元203的微波控制單元204內(nèi)，具體地，微波探測模塊200的微波散射成像算法單元設(shè)置于微波控制單元204內(nèi)。

還是參閱圖2，電磁感應(yīng)模塊100具體包括：設(shè)置于電磁感應(yīng)面11上的電磁感應(yīng)線圈101，用于發(fā)射低頻電磁信號；連接電磁感應(yīng)線圈101的電磁感應(yīng)檢測電路102，用于獲取電磁感應(yīng)線圈的低頻電磁信號的反饋信號；連接電磁感應(yīng)檢測電路102的電磁控制單元103，將接收到的反饋信號與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，產(chǎn)生分析數(shù)據(jù)，并傳輸至手持安檢設(shè)備的主控制模塊300。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的微波探測模塊的微波發(fā)送單元201的結(jié)構(gòu)示意圖，微波發(fā)送單元201包括依次連接的壓控振蕩器2015、微波振蕩源2014、調(diào)制器2013、信號放大器2012和發(fā)射天線2011，壓控振蕩器2015的輸入端連接中頻處理單元203，微波發(fā)送單元201接收中頻處理單元203的信號通過發(fā)射天線2011發(fā)射微波信號。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的微波探測模塊的微波接收單元202的結(jié)構(gòu)示意圖，微波接收單元202包括依次連接的接收天線2021、接收前端2022及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2023，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2023的輸出端連接中頻處理單元203，微波接收單元202通過接收天線2021接收目標(biāo)物體的反射信號并傳輸至中頻處理單元203。

中頻處理單元203將接收的被檢目標(biāo)的反射信號進(jìn)行數(shù)字抽樣處理，并將處理結(jié)果傳輸至微波控制單元204。

微波控制單元204根據(jù)中頻處理單元203的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析算法，進(jìn)行微波散射成像算法，得到目標(biāo)成像結(jié)果傳輸至手持安檢設(shè)備的主控制模塊300。

最后主控制單元300將電磁感應(yīng)模塊100輸出的電磁檢測信號結(jié)果與微波探測模塊輸出的微波檢測信號結(jié)果進(jìn)行分析及比對得到探測分析結(jié)果，將探測分析結(jié)果通過顯示模塊12如LED燈或蜂鳴器進(jìn)行顯示及預(yù)警。

綜上所述，當(dāng)選擇電磁微波混合探測模式進(jìn)行檢測物體時(shí)，通過電磁感應(yīng)線圈發(fā)一低頻信號，并通過電磁感應(yīng)檢測電路的耦合接收線圈測試測量結(jié)果，通過結(jié)果判斷異常物體的位置和結(jié)果，此時(shí)間約為300us；同時(shí)通過微波發(fā)送天線2011發(fā)射并由微波接收天線2021接收發(fā)射信號，最后通過中頻處理單元203分析測試物體結(jié)果，通過結(jié)果判斷異常物體的位置和結(jié)果，最后主控制模塊300將上訴兩個(gè)結(jié)果對比判斷，通過外設(shè)的顯示單元12進(jìn)行顯示或者報(bào)警。

在一些實(shí)施例中，微波探測單元203選用合適鎖相環(huán)電路產(chǎn)生微波的正弦振蕩信號，并通過多次倍頻器倍頻到微波K波段，通過微波發(fā)射天線2011持續(xù)發(fā)射微波，微波接收天線2021并接收反射回的微波信號。中頻處理單元203根據(jù)探測區(qū)的反射強(qiáng)度的不同，原發(fā)射信號與反射的信號之間會有發(fā)射強(qiáng)度差異，并根據(jù)反射強(qiáng)度差異形成檢測三維體，最后微波控制單元204對其反射立體進(jìn)行分析，判斷內(nèi)部是否有異常器具或者物體等。一般而言，探測信號的強(qiáng)弱取決于目標(biāo)的大小以及與探測器的距離。目標(biāo)越大，距離越短，反饋生成的探測信號就越強(qiáng)。

在一些實(shí)施例中，手持安檢設(shè)備的探測面11包括：一個(gè)大線圈、六個(gè)小線圈、補(bǔ)償線圈及石墨等。電磁感應(yīng)模塊100選用合適晶振電路產(chǎn)生4±0.5M的正弦振蕩信號，再通過分頻器分頻為10K左右正弦波信號，經(jīng)三極管進(jìn)行功率放大后與探測面11的一個(gè)大線圈進(jìn)行電磁波發(fā)射，由探測面11上的另外六個(gè)小線圈分別進(jìn)行接收，電磁感應(yīng)檢測電路102將接收到的信號與基準(zhǔn)信號進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)變化后，改變采集端口輸出電平，電磁控制單元103在300毫秒內(nèi)對六個(gè)小線圈的區(qū)位采集端口數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，判斷金屬所在區(qū)位并數(shù)據(jù)傳輸至主控制模塊300。

電磁感應(yīng)模塊100的探測工作流程為：發(fā)出探測指令→發(fā)射線圈安設(shè)信號→六路小線圈接收→電磁控制單元103檢測各采集端口數(shù)據(jù)是否變化→報(bào)警→復(fù)位重新探測。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用手持安檢設(shè)備的安檢方法，包括如下步驟：

S1：首先打開安檢設(shè)備進(jìn)行開機(jī)自檢，待電源穩(wěn)定后自動發(fā)射低頻電磁信號和/或微波信號，接收反饋信號正常時(shí)，LED燈亮和/或蜂鳴器蜂鳴聲，則手持安檢設(shè)備處于正常工作狀態(tài)；

S2：通過模式選擇單元選擇電磁探測模式、微波探測模式或電磁微波混合探測模式，并將靈敏度旋鈕調(diào)至最低；

S3：將手持安檢設(shè)備的探測面朝向目標(biāo)并保持平行，即先將門靈敏度設(shè)低，逐漸旋轉(zhuǎn)靈敏度旋鈕增強(qiáng)電磁信號和/或微波信號，直至出現(xiàn)能探測到目標(biāo)的提示；

S4：將手持安檢設(shè)備按照一個(gè)方向均勻移動掃描，一個(gè)方向結(jié)束后換目標(biāo)的另一面按照一個(gè)方向均勻移動掃描，最后根據(jù)提示觀察檢測結(jié)果，最后通過LED燈或蜂鳴器判斷進(jìn)行提示及報(bào)警；

S5：手持安檢設(shè)備復(fù)位重復(fù)S2至S4步驟開始新目標(biāo)安檢檢測。

其中，移動手持安檢設(shè)備時(shí)，檢測速度一般為一平方米的檢測時(shí)間約為2s。

圖7為應(yīng)用手持安檢設(shè)備的手持安檢方法探測人體時(shí)的狀態(tài)使用圖，圖中虛線為手持安檢設(shè)備探測移動的路徑，也不僅僅限于這一種路徑，可根據(jù)實(shí)際使用需求進(jìn)行移動探測。

本發(fā)明提供的手持安檢設(shè)備及安檢方法在檢測時(shí)既不需要接觸工件也不需要耦合劑，可在高溫下進(jìn)行檢測；同時(shí)探頭可延伸至遠(yuǎn)處檢測，可有效對人體或者包裹等的狹窄區(qū)域等進(jìn)行檢測；對表面和近表面物體的檢測靈敏度很高；對管、棒、線材、刀具等的檢測易于實(shí)現(xiàn)高速、高效率的自動化檢測，可對檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化處理，然后儲存、再現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理。

以上僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，并不用于局限本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的修改、等同替換和改進(jìn)等，均需要包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。