一種太赫茲人體安檢系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于太赫茲應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太赫茲人體安檢系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲是頻率在0.1THz-lOTHz的電磁波，波段處在紅外和毫米波之間，在電磁波譜中處于重要的位置。從物理學(xué)看，太赫茲波處于電子學(xué)向光子學(xué)的過渡區(qū)；從頻域上看，太赫茲波的頻率覆蓋了半導(dǎo)體內(nèi)等離子波的特征頻率、有機和生物大分子的轉(zhuǎn)動和振動頻率、約50%的宇宙空間光子的頻率等重要頻率范圍；從應(yīng)用角度看，太赫茲波具有頻帶寬、能量小、相干性強、測量信噪比高等特點，適合于材料特征表征、高分辨率成像、醫(yī)學(xué)診斷、安檢、信息通訊、雷達探測、大氣與環(huán)境檢測等眾多領(lǐng)域。因此，太赫茲波在國民經(jīng)濟以及國家安全等方面具有重要的應(yīng)用前景。
[0003]太赫茲具有很強的穿透性，能夠輕易穿透衣物，人體自身會產(chǎn)生這種電磁波并向外輻射，因此，太赫茲人體安檢儀被研發(fā)出來。太赫茲人體安檢儀是通過被動接收人體發(fā)出的太赫茲波，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換后，形成人體的二維太赫茲“快照”。當人所穿衣物中隱藏有物品時，吸收和阻攔了太赫茲波的正常軌跡，使得“快照”中對應(yīng)物品所在的位置和人體背景之間產(chǎn)生強度對比，從而探知到物品的存在，并在顯示屏上顯示物品的形狀和其所在的位置。
[0004]太赫茲人體安檢儀和傳統(tǒng)人體安檢手段相比，具有四大特點:
[0005](1)更安全。傳統(tǒng)的安檢儀一般采用X射線主動發(fā)射探測，而太赫茲安檢儀則是被動接受來自人體自身發(fā)出的電磁波，設(shè)備本身不存在任何的電離或電磁輻射，對被檢測人員絕對安全。
[0006](2)更可靠。傳統(tǒng)的安檢儀主要用于金屬物質(zhì)探測，而太赫茲安檢儀不僅可以探測金屬物質(zhì)，還可以探測人身上攜帶的非金屬物質(zhì)，如陶瓷、粉末、液體、膠體等。
[0007](3)更文明。設(shè)備檢測方式為非接觸式檢查，被檢人員無須脫衣，檢測結(jié)果不顯示任何身體特征細節(jié)，充分保護被檢人員個人隱私。
[0008]圖1示出了現(xiàn)有的一種太赫茲人體安檢儀的機械結(jié)構(gòu)和掃描原理:包括擺鏡11、凹面鏡12、絲桿電機14、絲桿15、擺鏡支架16、俯仰運動機構(gòu)17等。人體10發(fā)出的太赫茲波，被左右擺動的一面圓形的擺鏡11反射到其斜上方有聚光作用的凹面鏡12上，然后被設(shè)于凹面鏡12焦點位置的太赫茲探測器13 (有1-3個)所感知，形成1-3行像素，擺鏡11由絲桿電機14驅(qū)動發(fā)生俯仰運動，完成人體自上而下的整體高度的掃描；很多行像素疊加起來，形成完整的掃描圖像。
[0009]為了提高掃描速度，這種太赫茲人體安檢儀機械結(jié)構(gòu)有了一種升級的樣式，即將機械結(jié)構(gòu)被鏡像復(fù)制成上下完全相同的兩套，各自負責(zé)上半身和下半身的掃描，然后上下的掃描結(jié)果疊加成一幅完整圖像。由于所有的零件的和光學(xué)器件數(shù)量都是加倍，包括電機和絲桿以及驅(qū)動器也都是獨立的上下兩套，因此機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂。另外，擺鏡采用往復(fù)式擺動形式，特點是是存在加速減速到零，然后再反向運動的過程，運動加速度大，如果機構(gòu)不能做得足夠輕巧的話，慣量大，振動大，速度也無法提高，擺鏡掃描速度一旦提高會出現(xiàn)絲杠噪音明顯加大甚至電機過載報警等問題。
[0010]并且現(xiàn)有的太赫茲人體安檢儀的成像方法是逐行掃描來直接堆疊像素，故存在圖像變形大，成像模糊，分辨率低的問題。
[0011]另外，目前的太赫茲探測器在連續(xù)工作了一段時間后，其輸出電壓會出現(xiàn)漂移，這需要暫停人體掃描并且確保掃描區(qū)域沒有檢測物，切換到校準模式下，點擊校準的軟按鍵進行手動校準，校準完畢后才可繼續(xù)工作。這種校準方式的校準間隔時間過長，無法解決在一次掃描的過程中發(fā)生探測器漂移的情況。
【實用新型內(nèi)容】
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種掃描速度高、減少振動和噪音，機械結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低的太赫茲人體安檢系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0014]—種太赫茲人體安檢系統(tǒng)，其包括有:太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)，與太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)中的太赫茲探測器相連的控制電路板、再與控制電路板相連的工控機以及再與工控機相連的圖像顯示器；所述太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)包括機架、上凹面鏡和下凹面鏡，所述上凹面鏡和所述下凹面鏡的焦點位置分別設(shè)有太赫茲探測器，其特征在于:所述機架上設(shè)有滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡和驅(qū)動所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)以及驅(qū)動所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡水平擺動的水平擺動驅(qū)動裝置，所述上凹面鏡和所述下凹面鏡分別位于所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的前斜上方和前斜下方并均朝向所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)與所述水平擺動驅(qū)動機構(gòu)也與所述控制電路板相連。
[0015]所述工控機還連接有報警器。
[0016]所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡由鏡架和環(huán)繞安裝在鏡架周面上的多塊首尾相接的平面反射鏡構(gòu)成。
[0017]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡為滾筒式六面反射轉(zhuǎn)鏡，即鏡架周面上安裝六塊首尾相接的平面反射鏡。
[0018]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述水平擺動驅(qū)動裝置由籠式水平擺動架，通過曲柄連桿機構(gòu)驅(qū)動籠式水平擺動架擺動的擺動用電機構(gòu)成，所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡設(shè)于所述籠式水平擺動架上。
[0019]在本實用新型的【具體實施方式】中，所述籠式水平擺動架中部固定有穿設(shè)在鏡架內(nèi)的支撐軸，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置為固定在支撐軸上位于鏡架內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)用電機，所述旋轉(zhuǎn)用電機驅(qū)動所述鏡架以支撐軸為中心進行旋轉(zhuǎn)。
[0020]所述機架前部設(shè)有上、下橫梁，所述籠式水平擺動架前部上、下端各設(shè)有安裝在上、下橫梁上的軸部以形成籠式水平擺動架的擺動中心。
[0021]所述旋轉(zhuǎn)用電機和所述擺動用電機均連接有角度傳感器。這樣通過測量滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的擺動角度和旋轉(zhuǎn)角度與圖像像素點的位置坐標來實現(xiàn)重構(gòu)掃描圖像，所述角度傳感器還與所述控制電路板相連。所述角度傳感器為編碼器。
[0022]采用上述技術(shù)方案，本實用新型的太赫茲人體安檢系統(tǒng)具有掃描速度高、減少振動和噪音，機械結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低等優(yōu)點。
[0023]另外，本實用新型還提供一種使用上述太赫茲人體安檢系統(tǒng)的安檢方法，其特征在于:
[0024]控制電路板控制滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡在人體前方中間位置旋轉(zhuǎn)和水平來回擺動，上凹面鏡和下凹面鏡分別接收所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡反射來的上半身和下半身的太赫茲波并聚焦給太赫茲探測器，所述控制電路板實時采集太赫茲探太赫茲波信號和所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)角度、擺動角度并傳輸給工控機；
[0025]工控機建立滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動角度與掃描圖像各像素點坐標的一一對應(yīng)關(guān)系；
[0026]工控機將各組旋轉(zhuǎn)角度和擺動角度所對應(yīng)探測到的太赫茲信號轉(zhuǎn)化成圖像灰度值并逐點地填充到對應(yīng)坐標的各像素點從而形成完整掃描圖像。
[0027]所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的旋轉(zhuǎn)速度和擺動頻率的相對快慢可調(diào)，優(yōu)選每來回擺動一次旋轉(zhuǎn)27圈。
[0028]為了能夠克服太赫茲探測器的輸出電壓偏移問題，在本實用新型的人體安檢方法中，還讓所述滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的每塊平面反射鏡在完成對人體掃描后，還對人體外的區(qū)域進行掃描，根據(jù)太赫茲探測器在人體外的區(qū)域內(nèi)無法接收太赫茲波信號來控制太赫茲探測進行校準。由于校準頻率是每旋轉(zhuǎn)掃描人體一次，相當于在一次掃描過程中實時完成，并且不需要占用額外的工作時間。
[0029]采用上述安檢方法，本實用新型具有成像圖像清楚、變形小且分辨率高的優(yōu)點，并且實現(xiàn)了掃描一次就實時進行一次太赫茲探測器的校準，不需要占用額外的工作時間，保證了人體安檢能夠長時間連續(xù)進行。
【附圖說明】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明:
[0031]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的太赫茲人體安檢儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4為滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，其內(nèi)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；
[0035]圖5為水平擺動驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]如圖2所示，本實用新型太赫茲人體安檢系統(tǒng)，包括太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)01、控制電路板02、工控機03、圖像顯示器04以及報警器05。
[0037]其中，如圖3所示，太赫茲人體安檢掃描機構(gòu)01由機架100、滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡200、上凹面鏡301、下凹面鏡302、太赫茲探測器、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)400、水平擺動驅(qū)動裝置500構(gòu)成。
[0038]其中，機架100由四根分立成長矩形框架的立柱101、設(shè)于頂部的頂棚102以及設(shè)于底部的基臺103構(gòu)成。
[0039]在本實施例中，滾筒式多面反射轉(zhuǎn)鏡200為滾筒式六面反射轉(zhuǎn)鏡，水平安裝在機架100的中部，由六面體的鏡架201和環(huán)繞安裝在鏡架201周向六個平面上六塊首尾相接的平面反射鏡202構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)400位于鏡架201內(nèi)。
[0040]圖3結(jié)合圖5所示，水平擺動驅(qū)動裝置500由擺動用電機501、籠式水平擺動架502、曲柄連桿機構(gòu)503構(gòu)成。曲柄連桿機構(gòu)503由轉(zhuǎn)盤531和連桿532構(gòu)成。
[0041]機架100后部的兩根立柱之間固定有支撐板511，支撐板511上固定有墊板512，在墊板512的下端連接有與墊板512垂直的端板513，擺動用電機501被固定在端板513下方，其輸出軸向上穿過