一種電磁波層析成像裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型是一種電磁波層析成像裝置，涉及計算機圖像成型領域。
【背景技術】
[0002]電磁波層析成像根據所采用的頻率也稱為射頻層析成像、微波層析成像和毫米波層析成像，它是利用低功率電磁波對物質內部的介質特性進行成像，從而對物質內部的性質進行測量、分析和評估，包括溫度、濕度和濃度的測量。
[0003]在本質上，電磁波層析成像采用天線進行電磁波的輻射和接收。電磁波通過一個天線沿著一個入射方向輻射到成像區(qū)域內的物質，與物質的介質特性產生作用形成一個散射波，然后通過另一個天線接收沿著一個散射方向的散射波，如此構成一對天線之間的電磁波信號傳輸，再利用電磁波檢測器測量散射波信號的幅度和相位。為了獲得在不同方向入射下多個方向的散射波數據，電磁波層析成像系統(tǒng)一般采用多個天線，這些天線均勻地排放在成像區(qū)域的邊緣，在獲得這些散射場的數據，利用圖像重建方法重建成像區(qū)域內物質的介質特性，形成圖像。
[0004]美國專利W02006/069195闡述了一個微波成像系統(tǒng)，采用了改良的單偶極子天線進行微波信號的福射與接收。Z.Wu 等(Microwave-tomographic system for oil andgas multiphase flow imaging, 1P Measurement Science and Technology, 2009年第20卷104026)文獻中闡述基于單偶極子的微波成像系統(tǒng)。
[0005]在本實用新型以前，微波成像系統(tǒng)所用的單偶極子的天線均是開放式的，天線不僅向成像區(qū)域內的物質輻射，而且向成像區(qū)域外的各個方向輻射。這樣，微波成像系統(tǒng)容易受到天線周圍環(huán)境的影響，產生誤差，降低圖像質量。美國專利W02006/069195描述了一種減少環(huán)境影響的微波成像裝置，利用裝在一個非金屬容器內的鹽水衰減天線向成像區(qū)域外輻射的電磁波和朝向同一區(qū)域的散射波，但是鹽水的介質特性隨環(huán)境溫度、電磁波頻率、鹽份含量而變化，給系統(tǒng)校正帶來不便，也影響系統(tǒng)的成像精度。本實用新型提出采用金屬柱形電磁屏蔽裝置，以排除天線周圍環(huán)境對成像系統(tǒng)的影響，確保圖像質量。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型提供一種電磁波層析成像裝置，用于生成介電常數的圖像。本實用新型提供一種電磁波層析成像方法，利用低功率電磁波實現成像。
[0007]本實用新型采取的技術方案為:
[0008]一種電磁波層析成像裝置，包括一個金屬的柱形電磁屏蔽裝置，一個柱形成像區(qū)域、一個多個天線構成的天線陣列，所述天線陣列排放在圓柱形金屬電磁屏蔽裝置內?’每一個天線具有用于傳輸電磁波信號的連接口 ；每一個天線能夠輻射電磁波或者接收電磁波；多個天線之間通過柱形成像區(qū)域進行電磁波信號傳輸。多個天線天線的長度方向與所述柱形電磁屏蔽裝置的軸向方向平行、與柱形成像區(qū)域橫截面垂直；天線與圓柱形金屬電磁屏蔽裝置之間設有空間。
[0009]每個天線通過電磁波信號連接口與電磁波信號源或者電磁波檢測器連接。
[0010]每個天線是單偶極子天線，其橫截面為圓形、方形、或長方形；每個天線有個共地。
[0011]所述柱形電磁屏蔽裝置由鋁、銅、或者不銹鋼材料制成，柱形電磁屏蔽裝置為天線陣列的共地。
[0012]所述柱形電磁屏蔽裝置包括一個柱形管道或容器；管道或容器的軸向方向與天線的長度方向平行，管道或容器內部構成柱形成像區(qū)域。
[0013]一種電磁波層析成像裝置的成像方法，至少有一個電磁波信號源，用于電磁波的激勵，電磁波激勵頻率??圍為I兆赫茲至100千兆赫茲；
[0014]至少有一個電磁波檢測器，用于電磁波的檢測；至少有一個測量方法，實現所有天線之間的電磁波信號傳輸測量，包括幅度和相位的測量，形成一組測量數據，重建所述柱形成像區(qū)域內橫截面上的介電常數的分布圖像。
[0015]一種電磁波層析成像裝置的成像方法，包含一個顯示方法，顯示介電常數的分布圖像。
[0016]一種電磁波層析成像裝置的成像方法，一種電磁波層析成像方法，其特征在于包括以下步驟:
[0017]1)、提供一個平行的天線陣列，排列在所述柱形成像區(qū)域的周邊，并通過所述柱形成像區(qū)域進行信號傳輸。
[0018]2)、提供一個金屬的柱形電磁屏蔽裝置，包圍所述天線陣列和柱形成像區(qū)域，形成一個封閉式的電磁波層析成像結構，減少成像區(qū)域外環(huán)境的影響。
[0019]3)、提供一個測量方法，測量天線之間的信號傳輸，包括幅度和相位的測量。
[0020]4)、提供一個圖像重建方法，利用天線之間的信號傳輸數據導出所述柱形成像區(qū)域內介電常數的分布圖像。
[0021]本實用新型一種電磁波層析成像裝置，技術效果如下:
[0022]所述裝置和方法能夠對天線陣列所包圍區(qū)域內的物質進行成像，生成介電常數的分布圖像；
[0023]所述裝置能夠屏蔽天線對裝置以外的輻射，排除天線周圍環(huán)境對成像系統(tǒng)的影響，確保數據采集和成像質量。
【附圖說明】
[0024]圖1示出了一個根據本實用新型的第一實施方案的裝置的示意側面透視圖，包括金屬電磁屏蔽裝置和天線陣列。
[0025]圖2示出了第一實施方案的平面示意圖，包括電磁波連接口 ；金屬電磁屏蔽裝置為圓柱形，天線陣列以圓柱形排列，天線為有圓形橫截面的單偶極子天線。
[0026]圖3示出了第二實施方案的平面示意圖，包括電磁波連接口，其中天線為有長方形橫截面的單偶極子天線。
[0027]圖4示出了一個根據本實用新型的第三實施方案的裝置的示意側面透視圖，其中金屬電磁屏蔽裝置沿著軸向方向以及成像區(qū)域的邊緣延長。
[0028]圖5示出了一個根據本實用新型的第四實施方案的裝置的示意側面透視圖，其中金屬電磁屏蔽裝置為圓柱形，成像區(qū)域為錐柱形，天線與其共形，排列在錐柱形成像區(qū)域的邊緣。
[0029]圖6示出了一個根據本實用新型的第五實施方案的裝置的示意側面透視圖，其中金屬電磁屏蔽裝置和成像區(qū)域均為錐柱形，天線與其共形，排列在錐柱形成像區(qū)域的邊緣。
[0030]圖7示出了一個根據本實用新型的第六實施方案的裝置的平面示意圖，其中金屬電磁屏蔽裝置為方柱形，天線陣列以方柱形排列。
[0031]圖8示出了一個根據本實用新型的第七實施方案的裝置的平面示意圖，其中金屬電磁屏蔽裝置為方柱形，天線陣列以圓柱形排列。
[0032]圖9示出了一個根據本實用新型的第八實施方案的裝置的示意側面透視圖，其中金屬電磁屏蔽裝置的內壁附有吸波材料。
[0033]圖10示出本實用新型的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0034]本實用新型是一種電磁波層析成像裝置，提供一個金屬的柱形電磁屏蔽裝置，一個柱形成像區(qū)域、一個多個天線構成的天線陣列，天線陣列排放在柱形成像區(qū)域的邊緣，天線陣列排放在金屬的柱形電磁屏蔽裝置內，每個天線具有電磁波信號連接口，用于傳輸電磁波信號，能夠輻射電磁波或者接收電磁波，天線之間通過所述柱形成像區(qū)域進行電磁波信號傳輸。
[0035]“天線”是個輻射和接收電磁波的裝置。天線是形狀可以是線天線，如單偶極子天線、雙偶極子天線和螺旋天線，也可以是波導天線，如開口波導天線。通常情況下，本實用新型采用的天線為單偶極子天線，其橫截面一般為圓形，也可以是方形、長方形或其它形狀。天線的特性在許多教科書中已經有了詳細的描述(如J.D.Kraus, Antennas，McGraw-Hill)。天線福射可分為近區(qū)場和遠區(qū)場，福射場可以是垂直極化、水平極化、圓極化，近區(qū)和遠區(qū)場可以利用麥克斯韋方程求解。
[0036]天線陣列中的每個天線的長度大體上相同，長度方向與金屬的柱形電磁屏蔽裝置的軸向相同。天線由金屬材料制成，金屬的柱形電磁屏