本發(fā)明涉及一種近距離無損探測的超寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著電子器件的飛速發(fā)展，太赫茲探測成為一種重要的應(yīng)用手段，特別是成像方面，由于其高分辨率在無損探測領(lǐng)域贏得廣泛關(guān)注。國際上，美國和德國處于研究的領(lǐng)先水平，其中美國噴氣推進實驗室先后搭建了三套中心頻率為0.6thz三維成像系統(tǒng)，帶寬分別為8ghz、13ghz和28.8ghz；德國應(yīng)用科學研究所高頻物理和雷達技術(shù)實驗室最初研制了中心頻率為0.2thz，帶寬分別為4ghz、8ghz的逆合成孔徑三維成像系統(tǒng)，而后2014年在此基礎(chǔ)上研制了中心頻率0.3thz、帶寬44ghz、型號為miranda-300的超高分辨率逆合成孔徑成像系統(tǒng)。國內(nèi)太赫茲成像系統(tǒng)研究也取得了諸多進展，其中成果最顯著的是中國工程物理研究院研制的中心頻率0.67ghz，帶寬28.8ghz的逆合成孔徑三維成像系統(tǒng)。從他們設(shè)計系統(tǒng)的中心頻率和帶寬可以看出，大帶寬的系統(tǒng)中心頻率較高，從而導致成像的平面分辨率和深度分辨率相差較大，甚至數(shù)量級不一致。這是因為目前在微波或毫米波頻段很難實現(xiàn)大帶寬且高信噪比的線性掃頻源，目前獲得較大帶寬的方法是對帶寬較窄的直接數(shù)字式頻率合成器(dds)多次倍頻，如德國應(yīng)用科學研究所miranda-300系統(tǒng)的倍頻倍數(shù)為144；或是使用相對帶寬大的壓控振蕩器(vco)。對窄帶的dds輸出頻率多次倍頻意味著犧牲系統(tǒng)的發(fā)射功率、相位噪聲、發(fā)射信號頻率分辨力和穩(wěn)定性，并增加鏈路的繁瑣性，而vco與dds相比信噪比差，非常影響成像質(zhì)量。同時，他們設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境是遠距離和大范圍測試，如高空飛機探測，因此多采用雙天線(發(fā)射天線和接收天線)平行放置并把兩天線看作在同一位置上而忽略兩天線之間距離造成的深度距離探測誤差，也有系統(tǒng)使用光學元件(分光鏡)避免這種檢測誤差，但是需要附加光路，從而增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜度且損害工程應(yīng)用性。除此之外，目前設(shè)計系統(tǒng)全部采用分立器件拼接而成，增大了系統(tǒng)體積和復雜度。

因此，需要一種低倍頻倍數(shù)、探測誤差小、穩(wěn)定性好、分辨率高、相位噪聲小、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可進行小缺陷探傷的近距離無損探測的大寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種近距離無損探測的超寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)及方法，本發(fā)明基于太赫茲理論和微波射頻知識，設(shè)計簡潔硬件電路通過低倍頻倍數(shù)產(chǎn)生、接收太赫茲大寬帶信號，實現(xiàn)平面和深度分辨率同等數(shù)量級的三維成像。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種近距離無損探測的超寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)，包括掃描驅(qū)動平臺、發(fā)射鏈路、接收鏈路、整體相參鏈路、數(shù)據(jù)采集和處理模塊以及顯示模塊，其中：

所述掃描驅(qū)動平臺用于放置并在x、y二維方向移動被測對象；

所述發(fā)射鏈路產(chǎn)生并發(fā)射寬帶的太赫茲射頻信號至被測對象；

所述接收鏈路接收從被測對象的各個x、y二維坐標反射回的回波信號，并產(chǎn)生與射頻信號具有固定頻率差的本振信號，并與回波信號下變頻處理得到測試信號；

所述整體相參鏈路將射頻信號與本振信號下變頻處理得到參考信號，將參考信號和測試信號進一步下變頻處理得到差頻信號；

所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊在掃描驅(qū)動平臺靜止于某一坐標后，采集差頻信號并存儲，然后上傳至處理器處理數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維圖像，并將圖像交由顯示模塊顯示。

進一步的，所述發(fā)射鏈路、接收鏈路、整體相參鏈路與數(shù)據(jù)采集和處理模塊均經(jīng)信號發(fā)生板卡輸出的脈沖信號觸發(fā)后同步工作。

進一步的，所述發(fā)射鏈路包括依次相連的寬帶毫米波線性掃頻源、第一二倍頻器、第一三倍頻器、第一定向耦合器和發(fā)射天線，所述第一定向耦合器的直通端連接至發(fā)射天線。

進一步的，所述接收鏈路包括依次相連的寬帶毫米波線性掃頻源、第二三倍頻器、第二定向耦合器、第一次諧波混頻器和接收天線，所述第一次諧波混頻器本振端接收第二定向耦合器直通端的輸出信號和射頻端接收所述接收天線的回波信號，中頻輸出端依次連接第一帶通濾波器和第一低噪聲放大器。

進一步的，所述寬帶毫米波線性掃頻源集成在一塊電路板上，使用電子開關(guān)切換實現(xiàn)頻段拼接的方法獲得大帶寬，包括第一直接數(shù)字式頻率合成器和第二直接數(shù)字式頻率合成器，所述頻率合成器均具有兩個輸出端，每個輸出端依次通過二倍頻器、帶通濾波器和放大器連接雙刀雙擲電子開關(guān)的不同管腳，以實現(xiàn)不同的輸出值。

進一步的，所述發(fā)射天線與接收天線為鏡像放置，兩天線之間的角度根據(jù)兩天線之間距離和天線的遠場距離確定。

進一步的，所述整體相參鏈路使得發(fā)射鏈路和接收鏈路全部有源與無源器件均實現(xiàn)相參。

進一步的，所述整體相參鏈路包括第二次諧波混頻器、第二帶通濾波器、第二低噪聲放大器和混頻器，所述第二定向耦合器與第一定向耦合器的耦合端輸出信號分別進入第二次諧波混頻器的本振端和射頻端，第二次諧波混頻器中頻輸出端依次連接第二帶通濾波器、第二低噪聲放大器和混頻器。

進一步的，所述混頻器的射頻端和本振端分別接收第二低噪聲放大器的輸出信號和第一低噪聲放大器的輸出信號，下變頻處理后中頻端輸出差頻信號。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊包括數(shù)據(jù)采集卡和處理器，數(shù)據(jù)采集卡采集差頻信號、a/d轉(zhuǎn)換并存儲，處理器根據(jù)掃描驅(qū)動平臺移動方式進行數(shù)據(jù)二維重排，然后快速傅立葉變化獲得頻域信號，然后對幅值和相位補償，并根據(jù)線性調(diào)頻原理將頻率換算為深度距離。

進一步的，所述顯示模塊連接有處理模塊，處理模塊根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)建被測對象三維圖像，并通過直方圖增強、去噪、銳化和邊緣檢測圖像處理算法使圖像更加清晰，然后顯示三維成像圖。

基于上述系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

(1)被測對象置于掃描驅(qū)動平臺上，沿x和y方向移動，每移動至一位置后停止；

(2)待掃描驅(qū)動平臺停穩(wěn)后，信號發(fā)生板卡產(chǎn)生脈沖信號觸發(fā)發(fā)射鏈路、接收鏈路、整體相參鏈路和數(shù)據(jù)采集和處理模塊同步開始工作；

(3)發(fā)射鏈路發(fā)出發(fā)射信號至被測對象，接收鏈路接收被測對象反射回的回波信號，然后產(chǎn)生本振信號與回波信號下變頻處理得到測試信號；

(4)整體相參鏈路首先將發(fā)射信號和本振信號混頻得到參考信號，再將參考信號與測試信號混頻得到差頻信號；

(5)對差頻信號進行采集、a/d變換和存儲，然后掃描驅(qū)動平臺移至下一位置，以實現(xiàn)n*m個點的掃描，最終實現(xiàn)整個面的掃描，存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)處理器進行二維數(shù)據(jù)重排、快速傅里葉變換和補償處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)構(gòu)建三維圖像。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，易集成，體積?。簩拵Ш撩撞úň€性掃頻源使用芯片集成在一塊電路板上，減少了分立的電子元器件的使用，且太赫茲高頻段的倍頻器和定向耦合器等分立的電子器件體積小，因此電路結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)小體積的集成。

(2)成本較低，且適合工程應(yīng)用：本發(fā)明僅采用電子器件，不使用光學器件(如激光器、分光鏡)，既降低了系統(tǒng)的成本，也更方便搬移和用于實際的工程環(huán)境。

(3)系統(tǒng)帶寬大，倍頻倍數(shù)少，發(fā)射功率較大、相位噪聲小、成像分辨率高：本發(fā)明采用較少的倍頻倍數(shù)，獲得頻率為150.6-210.6ghz的發(fā)射信號，相較德國應(yīng)用科學研究所miranda-300系統(tǒng)由144倍頻倍數(shù)引起的相位噪聲降低了21.6db，帶寬高達60ghz，平面分辨率能達到3.12mm，深度分辨率能達到2.5mm，且采用雙天線結(jié)構(gòu)比單天線可減少定向耦合器的使用，從而比單天線設(shè)計情況下發(fā)射功率增大一倍。

(4)測試誤差?。弘p天線采用鏡像放置，既可以保障接收的回波信號強度最大而提高成像質(zhì)量，也可避免雙天線平行放置而忽略兩天線之間距離導致的誤差，從而準確無誤的定量計算深度距離。

(5)穩(wěn)定性好：本發(fā)明采用發(fā)射鏈路和接收鏈路全相參的設(shè)計，使所有的有源器件、無源器件的頻移和溫漂等問題都得到了有效抑制，而目前其他研究單位設(shè)計的系統(tǒng)僅僅將部分器件相參，因此本發(fā)明設(shè)計的系統(tǒng)穩(wěn)定性具有獨特優(yōu)勢。

(6)信噪比高：系統(tǒng)采用主動式太赫茲成像，信噪比遠遠高于被動式系統(tǒng)，且雙天線一發(fā)一收比單天線收發(fā)共用的信號隔離度大，并采用dds而非vco構(gòu)成寬帶毫米波線性掃頻源，也有利于信噪比增強，進而獲得更高的成像質(zhì)量。

(7)應(yīng)用前景好：根據(jù)太赫茲輻射光子能量的安全性及本發(fā)明的設(shè)計，本發(fā)明可以用于各種元件、板材和珍貴物件(如古文物)的近距離無損探傷。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖；

圖2是本發(fā)明的硬件電路圖；

圖3是本發(fā)明的寬帶毫米波線性掃頻源的電路圖；

圖4是本發(fā)明的天線放置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的成像過程的流程圖。

其中，101、發(fā)射鏈路，102、接收鏈路，103、整體相參鏈路，104、數(shù)據(jù)采集和處理模塊，105、顯示模塊，106、被測對象，107、掃描驅(qū)動平臺；

201、信號發(fā)生板卡，202、寬帶毫米波線性掃頻源，203、第一二倍頻器，204、第一三倍頻器，205、第一定向耦合器，206、發(fā)射天線，207、第二三倍頻器，208、第二定向耦合器，209、第一次諧波混頻器，210、接收天線，211、第一帶通濾波器，212、第一低噪聲放大器，213、第二次諧波混頻器，214、第二帶通濾波器，215、第二低噪聲放大器，216、混頻器，217、數(shù)據(jù)采集卡，218、處理器；

301、第一直接數(shù)字式頻率合成器(dds)，302、第二直接數(shù)字式頻率合成器(dds)，303、第二二倍頻器，304、第三帶通濾波器，305、第一功率放大器，306、第三二倍頻器，307、第四帶通濾波器，308、第二功率放大器，309、第四二倍頻器，310、第五帶通濾波器，311、第三功率放大器，312、第五二倍頻器，313、第六帶通濾波器，314、第四功率放大器，315、雙刀雙擲電子開關(guān)。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在大帶寬的系統(tǒng)中心頻率較高問題，從而導致成像的平面分辨率和深度分辨率相差較大，甚至數(shù)量級不一致。這是由于目前在微波或毫米波頻段很難實現(xiàn)大帶寬且高信噪比的線性掃頻源導致的，目前獲得較大帶寬的方法是對帶寬較窄的直接數(shù)字式頻率合成器(dds)多次倍頻；或是使用相對帶寬大的壓控振蕩器(vco)。對窄帶的dds輸出頻率多次倍頻意味著犧牲系統(tǒng)的發(fā)射功率、相位噪聲小、發(fā)射信號頻率分辨力和穩(wěn)定性，并增加鏈路的繁瑣性，而vco與dds相比信噪比差，非常影響成像質(zhì)量。同時，現(xiàn)有系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境是遠距離和大范圍測試，多采用雙天線(發(fā)射天線和接收天線)平行放置并把兩天線看作在同一位置而忽略兩天線之間距離造成的深度距離探測誤差，有的系統(tǒng)使用光學元件(分光鏡)避免這種檢測誤差，但是需要附加光路，從而增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜度且損害工程應(yīng)用性。除此之外，目前設(shè)計系統(tǒng)全部采用分立器件拼接而成，增大了系統(tǒng)體積。為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N低倍頻倍數(shù)、探測誤差小、信噪比高、穩(wěn)定性好、相位噪聲小、分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可進行小缺陷檢測的近距離無損探測的大寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)。

本申請的一種典型的實施方式中，太赫茲三維成像系統(tǒng)主要分為脈沖和連續(xù)波成像。脈沖成像中被測量的物理量是整個太赫茲脈沖的時域波形，時域波形中包含了時間、強度、相位以至于頻譜等豐富的信息，經(jīng)過適當?shù)姆治龅玫綐悠返奶掌澣S圖像。連續(xù)波成像分為二維和三維成像，二維成像無時間掃描和頻譜分析，只是強度成像，檢測能力有限；三維成像相比較更具有研究價值，基于線性調(diào)頻測距原理，獲得被測對象在深度方向的分辨率，采集信號的幅值表征強度。太赫茲脈沖三維成像和連續(xù)波三維成像的最大區(qū)別是發(fā)射功率，脈沖成像系統(tǒng)發(fā)射功率為納瓦數(shù)量級，而連續(xù)波成像系統(tǒng)發(fā)射功率在瓦或毫瓦數(shù)量級；除此之外，脈沖成像系統(tǒng)全都采用光學器件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)十分復雜且不適合工程應(yīng)用，而連續(xù)波成像系統(tǒng)依靠電子器件搭建，結(jié)構(gòu)簡單易集成。

如圖1所示，本發(fā)明包括有：掃描驅(qū)動平臺107用于放置和在x、y二維方向移動被測對象106；

發(fā)射鏈路101產(chǎn)生并發(fā)射寬帶的太赫茲射頻信號至被測對象106；

接收鏈路102接收從被測對象106各個x、y二維坐標反射回的回波信號，并產(chǎn)生與射頻信號具有固定頻率差的本振信號，然后與回波信號下變頻處理得到測試信號；

整體相參鏈路103將射頻信號與本振信號下變頻處理得到參考信號，將參考信號和測試信號進一步下變頻處理得到差頻信號；

數(shù)據(jù)采集和處理模塊104在掃描驅(qū)動平臺107靜止于某一坐標后，數(shù)據(jù)采集卡217采集差頻信號并存儲，然后上傳至處理器218處理數(shù)據(jù)構(gòu)建三維圖像，并將圖像交由顯示模塊105顯示。

如圖2所示，掃描驅(qū)動平臺107由坐標原點開始移動，移動至一點后立刻給數(shù)據(jù)采集和處理模塊104中處理器218回送信號，然后處理器218發(fā)送指令給信號發(fā)生板卡201命其輸出脈沖信號給發(fā)射鏈路101、接收鏈路102和整體相參鏈路103中寬帶毫米波線性掃頻源202的觸發(fā)輸入端口及數(shù)據(jù)采集和處理模塊104中數(shù)據(jù)采集卡217的外觸發(fā)輸入端口實現(xiàn)同步觸發(fā)工作，此時寬帶毫米波線性掃頻源202輸出寬帶線性調(diào)頻信號，數(shù)據(jù)采集卡217開始采集整體相參鏈路103輸出的差頻信號，然后數(shù)據(jù)采集和處理模塊104發(fā)送指令給掃描驅(qū)動平臺107讓其繼續(xù)移動至第二個點，以此類推，從而實現(xiàn)n*m個點的掃描，最終實現(xiàn)面的掃描。

如圖2所示，發(fā)射鏈路101包括寬帶毫米波線性掃頻源202、第一二倍頻器203、第一三倍頻器204、第一定向耦合器205和發(fā)射天線206。

具體來說，寬帶毫米波線性掃頻源202中rfout端輸出信號的工作頻率為25.1～35.1ghz，可以表示為：

其中，a1表示為幅值，f1為頻率25.1～35.1ghz，t為時間，為rfout端初始相位。將信號依次輸出至第一二倍頻器203、第一三倍頻器204、第一定向耦合器205，第一耦合器205的直通端連接至發(fā)射天線206，將射頻信號發(fā)射至被測對象106，射頻信號可表示為：

其中，a3表示為射頻信號的幅值，為射頻信號的初始相位。

接收鏈路102包括寬帶毫米波線性掃頻源202、第二三倍頻器207、第二定向耦合器208、第一次諧波混頻器209、接收天線210、第一帶通濾波器211和第一低噪聲放大器212。

具體來說，寬帶毫米波線性掃頻源202中l(wèi)oout端輸出信號的工作頻率為25～35ghz，可以表示為：

其中，a2表示為幅值，f2為頻率25～35ghz，為loout端初始相位；將信號依次輸出至第二三倍頻器207、第二定向耦合器208，第一次諧波混頻器209本振端接收第二定向耦合器208直通端輸出的本振信號和射頻端接收接收天線210的回波信號。本振信號可表示為：

其中，a4表示為本振信號的幅值，為本振信號的初始相位?；夭ㄐ盘柨杀硎緸椋?/p>

其中，a5為回波信號的幅值，δf為差頻信號的頻率，為回波信號的初始相位。第一次諧波混頻器209的中頻輸出端依次連接第一帶通濾波器211和第一低噪聲放大器212，第一低噪聲放大器212輸出測試信號，可表示為：

其中，am表示為測試信號的幅值，f0為寬帶毫米波線性掃頻源202的rfout端和loout端輸出信號的頻率差100mhz的6倍即600mhz，為測試信號的初始相位。

如圖2所示，整體相參鏈路103包括第二次諧波混頻器213、第二帶通濾波器214、第二低噪聲放大器215和混頻器216。依次連接第二帶通濾波器214、第二低噪聲放大器215和混頻器216。

具體來說，第二定向耦合器208與第一定向耦合器205的耦合端輸出信號分別進入第二次諧波混頻器216的本振端和射頻端，實現(xiàn)本振信號和射頻信號混頻，第二次諧波混頻器216中頻端輸出參考信號，參考信號可表示為：

其中，ar是參考信號的幅值，是參考信號的相位。

混頻器216將本振端的參考信號與射頻端的測試信號混頻，得到下變頻的差頻信號，差頻信號可表示為：

其中，aδ是差頻信號的幅值，是差頻信號的相位，并將其輸出至數(shù)據(jù)采集和處理模塊104。

如圖3所示，寬帶毫米波線性掃頻源202集成在一塊電路板316上，使用電子開關(guān)切換實現(xiàn)頻段拼接的方法獲得大帶寬，電子開關(guān)切換時間最快可達幾納秒，符合寬帶毫米波線性掃頻源202的掃描時間要求，包括第一直接數(shù)字式頻率合成器301(dds)、第二直接數(shù)字式頻率合成器302(dds)、第二二倍頻器303、第三二倍頻器306、第四二倍頻器309、第五二倍頻器312、第三帶通濾波器304、第四帶通濾波器307、第五帶通濾波器310、第六帶通濾波器313、第一功率放大器305、第二功率放大器308、第三功率放大器311、第四功率放大器314和雙刀雙擲電子開關(guān)315。

具體來講，第一直接數(shù)字式頻率合成器301(dds)有兩個輸出端o1和o2，第二直接數(shù)字式頻率合成器302(dds)有兩個輸出端o3和o4。其中輸出端o1輸出信號頻率為12.55～15.05ghz，依次連接第二二倍頻器303、第三帶通濾波器304、第一功率放大器305至雙刀雙擲電子開關(guān)315的1號管腳；輸出端o2輸出信號頻率為15.05～17.55ghz，依次連接第三二倍頻器306、第四帶通濾波器307、第二功率放大器308至雙刀雙擲電子開關(guān)315的3號管腳；輸出端o3輸出信號頻率為12.5～15ghz，依次連接第四二倍頻器309、第五帶通濾波器310、第三功率放大器311至雙刀雙擲電子開關(guān)315的2號管腳；輸出端o4輸出信號頻率為15～17.5ghz，依次連接第五二倍頻器312、第六帶通濾波器313、第四功率放大器314至雙刀雙擲電子開關(guān)315的4號管腳。根據(jù)雙刀雙擲電子開關(guān)315的快速切換來實現(xiàn)頻段拼接，從而獲得10ghz的大帶寬。雙刀雙擲電子開關(guān)315的5、6號管腳分別為寬帶微波線性掃頻源202的rfout和loout端口。

如圖4所示，發(fā)射天線206和接收天線210為頻段140～220ghz的喇叭天線，鏡像放置，兩天線之間距離為d、軸線之間成角度θ，根據(jù)測試回波信號與發(fā)射信號之間功率差來計算兩天線之間最小隔離度，從而通過實驗確定合適的距離d。l1根據(jù)140～220ghz接收天線210孔徑大小設(shè)置為10cm，在遠場區(qū)范圍。以被測對象106的后表面為例說明計算距離過程：發(fā)射信號和接收信號之間頻率差為δf，根據(jù)線性調(diào)頻原理計算得到：

其中，c為光速，t為寬帶毫米波線性掃頻源202掃描周期，b為系統(tǒng)帶寬即60ghz。從而可計算出水平距離l。被測對象106前表面放置于發(fā)射天線206和接收天線210軸線交點位置，且與兩天線口徑中心連線平行。發(fā)射天線206和接收天線210鏡像放置，發(fā)射的射頻信號和接收的回波信號均是天線增益較大處，雖然由于被測對象106中裂隙位置和厚度會產(chǎn)生角度β，但是β很小，即使探測被測對象106的后表面，射頻信號和回波信號仍十分靠近發(fā)射天線206和接收天線210的口徑中心，從而大大提高信噪比。

如圖5所示，利用上述近距離無損探測的大寬帶太赫茲三維成像系統(tǒng)對被測對象的成像過程包括以下步驟：被測對象106置于掃描驅(qū)動平臺107上，沿x和y方向移動，每移動至一位置后停止；

待掃描驅(qū)動平臺107停止且穩(wěn)定后，信號發(fā)生板卡201產(chǎn)生脈沖信號觸發(fā)發(fā)射鏈路101、接收鏈路102、整體相參鏈路103和數(shù)據(jù)采集和處理模塊104同步開始工作；

發(fā)射鏈路101發(fā)出發(fā)射信號至被測對象106，接收鏈路102接收被測對象106反射回的回波信號，然后產(chǎn)生本振信號與回波信號下變頻處理得到測試信號；

整體相參鏈路103首先將發(fā)射信號和本振信號混頻得到參考信號，再將參考信號與測試信號混頻得到差頻信號；數(shù)據(jù)采集和處理模塊104對差頻信號進行采集、a/d變換和存儲，然后掃描驅(qū)動平臺107移至下一位置，以此類推，從而實現(xiàn)n*m個點的掃描，最終實現(xiàn)整個面的掃描，存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)處理器218進行二維數(shù)據(jù)重排、快速傅里葉變換、補償算法等多種處理，構(gòu)建三維圖像；

顯示模塊105通過直方圖增強、去噪、銳化和邊緣檢測等圖像處理算法使圖像更加清晰，然后顯示三維成像圖。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。