專利名稱：超短脈沖微波熱聲成像方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱聲成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超短脈沖微波熱聲成像方法及其裝置。
背景技術(shù)：
近年來，熱聲效應(yīng)以及熱聲成像技術(shù)的研究受到越來越多的關(guān)注。用高功率短脈沖微波輻照某種物質(zhì)時，該物質(zhì)吸收微波能引起瞬間溫升，在微波激發(fā)脈寬比較窄的情況下，吸收的能量不能在微波脈沖持續(xù)時間內(nèi)發(fā)生熱擴散，物質(zhì)將發(fā)生絕熱膨脹，將熱能轉(zhuǎn)化為超聲波形式的機械能輻射出去，即為熱聲效應(yīng)。熱聲效應(yīng)實際上是一種能量轉(zhuǎn)換過程，根據(jù)熱傳導(dǎo)方程及波動方程可知熱聲信號的產(chǎn)生不僅與激發(fā)源有關(guān)，還與被物質(zhì)的熱力學(xué)及電磁學(xué)特性有關(guān)。微波熱聲成像利用脈沖微波作為激發(fā)源，通過探測超聲波實現(xiàn)反映物質(zhì)微波吸收的圖像重建。相對于微波成像來說，熱聲成像利用探測到的超聲波信號進行圖像重建，從而大大提高了成像分辨率。典型的微波成像是用天線或天線陣發(fā)射一定頻率的電磁波照射被測物體，接收天線檢測被測物體的散射場，物體的形狀和空間分布的信息就包含在散射場中，利用散射場的信息對被測物體進行圖像重構(gòu)。在微波散射成像中，要得到高分辨率的圖像就需要波長更短即頻率更高的微波源。由于生物組織對電磁波的傳播損耗，高頻率的微波信號在組織中傳播會存在嚴(yán)重的衰減，因此，為了保證足夠的探測深度，微波頻率不宜過高。然而，低頻的微波具有較長的波長，成像分辨率較低，這大大限制了微波成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。微波熱聲成像則完全避開了微波散射問題，利用較低的微波頻率實現(xiàn)高的穿透深度及高的成像分辨率。目前，微波熱聲成像系統(tǒng)可以實現(xiàn)cm級的穿透深度及mm 級的成像分辨率。超短脈沖微波源有別于傳統(tǒng)的微波源，它的結(jié)構(gòu)更緊湊，脈沖寬度更窄，頻帶更寬。時域上，超短脈沖微波系統(tǒng)采用脈寬為ns級，上升沿為ps級的脈沖源，可以達到更高的成像分辨率。超短脈沖微波具有穿透能力強、傳輸速率高、能提供毫米級定位精度等特點， 可以將超短脈沖微波技術(shù)應(yīng)用于成像系統(tǒng)當(dāng)中。目前國內(nèi)的超短脈沖微波研究機構(gòu)主要有國防科技大學(xué)劉金亮，西北核工業(yè)研究所袁雪林等。其中國防科技大學(xué)研制的超短脈沖微波上升沿可以達到幾百ps，脈寬可以達到幾個ns，功率可以達到幾百MW。近年來，超短脈沖微波探測成像在諸如早期乳腺腫瘤等近場目標(biāo)的探測成像，探地雷達，雷達通信等中的應(yīng)用日益受到廣泛的關(guān)注，超短脈沖微波用于熱聲成像未見報道。熱聲成像激發(fā)源為脈沖微波，根據(jù)熱聲成像理論，要得到高分辨率的圖像就需要持續(xù)時間很短的激發(fā)源。現(xiàn)有熱聲成像裝置的激發(fā)源一般為調(diào)制器、振蕩器系統(tǒng)，即采用脈沖調(diào)制的技術(shù)實現(xiàn)幾百ns脈沖寬度的電脈沖驅(qū)動磁控管振蕩產(chǎn)生微波。由于磁控管的工作需要一定的維持時間，要進一步減小脈沖寬度非常困難。此外，這種微波源微波頻率固定，不能任意調(diào)節(jié)，不易根據(jù)樣品的吸收特性選擇合適的微波激發(fā)頻率。根據(jù)微波脈沖寬度與成像分辨率的關(guān)系，微波脈寬越窄，熱擴散越小，熱聲激發(fā)效率越高，熱聲信號持續(xù)時間越短，熱聲成像分辨率越高(KrugenLiong Wang等)。目前國際上各個研究小組的熱聲成像系統(tǒng)普遍采用峰值功率幾十KW，脈寬1 μ s左右的短脈沖微波(Kruger，Wang)?；谕瑯釉淼墓饴暢上裣到y(tǒng)激發(fā)源則采用脈寬10ns，峰值功率幾十MW的脈沖激光。光聲成像分辨率能達到幾十μ m，而熱聲成像系統(tǒng)分辨率目前只能做到mm級，從某種意義上說，微波的脈沖寬度嚴(yán)重影響了熱聲成像分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有光聲成像技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種小型化，高分辨率，無損的超短脈沖微波熱聲成像裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用上述裝置進行高分辨率熱聲成像的方法；該方法利用ns級寬度超短脈沖微波進行熱聲成像，能大大提高成像分辨率本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)超短脈沖微波熱聲成像裝置，該裝置包括超短脈沖微波發(fā)生器、超聲探測器和數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置；所述超短脈沖微波發(fā)生器包括初級能源、控制系統(tǒng)、觸發(fā)電路、高精度充電系統(tǒng)、高壓脈沖發(fā)生器、高壓脈沖形成線、 高壓氣體開關(guān)和脈沖發(fā)射天線；所述數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置用于將超聲探測器探測到的熱聲信號進行圖像重建，得到反映樣品微波吸收的熱聲圖像，包括前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理卡、圖像重建軟件和計算機。所述超短脈沖微波發(fā)生器產(chǎn)生的超短脈沖微波的脈沖寬度為IOOps 100ns。所述超短脈沖微波發(fā)生器產(chǎn)生超短脈沖微波的步驟如下初級電源利用高精度充電系統(tǒng)對高壓脈沖發(fā)生器的儲能電容充電，達到設(shè)計閾值后電容放電產(chǎn)生電脈沖；高壓脈沖發(fā)生器和高壓脈沖形成線構(gòu)成諧振，進一步提高電脈沖的電壓，形成高壓電脈沖；利用高壓氣體開關(guān)導(dǎo)通放電特性將高壓電脈沖的脈寬進行進一步壓縮，產(chǎn)生ns級脈沖寬度高壓電脈沖，脈沖發(fā)射天線將此高壓電脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖微波發(fā)射出去。所述超聲探測器為多元線性陣列超聲探測器或多元環(huán)形陣列超聲探測器。所述高壓脈沖發(fā)生器為Marx(馬克斯)發(fā)生器、Tesla(特斯拉)變壓器、基于雪崩管的固態(tài)脈沖發(fā)生器、磁流體發(fā)電機或磁通壓縮發(fā)生器，根據(jù)不同需要進行選擇和參數(shù)調(diào)整。這些裝置的作用就是利用常規(guī)的電能或化學(xué)能產(chǎn)生高功率的電脈沖。所述超短脈沖微波發(fā)生器利用初級能源對高精度充電系統(tǒng)的儲能電容充電，達到設(shè)計閾值后電容放電產(chǎn)生微秒(μ s)級脈沖寬度的脈沖電壓。此脈沖電壓經(jīng)過高壓脈沖發(fā)生器進行升壓，利用高壓氣體開關(guān)導(dǎo)通放電特性將升壓后的脈沖電壓進行進一步壓縮，產(chǎn)生納秒(ns)級高壓電脈沖，即超短脈沖微波。所述脈沖發(fā)射天線為高功率螺旋天線，螺旋半徑為10 20cm，長度為15 25cm， 主頻率范圍為IOOMHz IGHz。所述觸發(fā)電路用于控制微波源脈沖重復(fù)頻率，其提供TTL正電平觸發(fā)信號，脈沖上升沿小于100ns，重頻IHz IOOHz可調(diào)。一種利用上述裝置進行熱聲成像的方法，包括以下步驟(1)將待測物體固定在含有去離子水的耦合池中；(2)超短脈沖微波發(fā)生器在觸發(fā)電路控制下輸出超短脈沖微波，經(jīng)過脈沖發(fā)射天線均勻地照射待測物體，激發(fā)產(chǎn)生熱聲信號；
(3)熱聲信號被超聲探測器接收，觸發(fā)電路輸出的高電平數(shù)字邏輯信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡采集超聲探測器接收到的熱聲信號，保存到計算機進行處理和圖像重建。步驟⑵所述超短脈沖微波的頻率為IOOMHz IGHz。步驟( 所述超短脈沖微波經(jīng)過脈沖發(fā)射天線輻射后微波脈沖寬度為IOOps 100ns。步驟⑵所述脈沖發(fā)射天線和待測物體之間的距離為2 20cm ；步驟(3)所述超聲探測器和待測物體之間的距離為2 20cm。所述超短脈沖微波發(fā)生器采用脈沖功率技術(shù)，即經(jīng)過初級能源慢儲能-脈沖形成-脈沖壓縮-脈沖快速釋放給負(fù)載(脈沖發(fā)射天線)等過程形成超短脈沖微波，其工作原理具體為初級電源利用高精度充電系統(tǒng)對高壓脈沖發(fā)生器的儲能電容充電，達到設(shè)計閾值后電容放電產(chǎn)生電脈沖，高壓脈沖發(fā)生器利用電阻電容或電感電容諧振原理，進一步提高此電脈沖的電壓形成高壓電脈沖。利用后級的高壓氣體開關(guān)導(dǎo)通放電特性將高壓電脈沖脈寬進行進一步壓縮，產(chǎn)生ns級脈沖寬度高壓電脈沖。由于該脈沖高壓脈寬非常窄，可以經(jīng)脈沖發(fā)射天線向空間直接輻射變?yōu)槌堂}沖微波。所述脈沖發(fā)射天線為高功率脈沖發(fā)射天線。要將脈沖源產(chǎn)生的脈沖電壓有效的轉(zhuǎn)化為脈沖微波，需要合理的天線設(shè)計。此種脈沖微波裝置的應(yīng)用對天線小型化及輻射效率提出了較高的要求。常用的脈沖微波脈沖發(fā)射天線包括單極天線，螺旋天線，喇叭天線等。 考慮到熱聲成像系統(tǒng)待成像樣品的結(jié)構(gòu)，需要較高增益的定向天線以提高待成像區(qū)能量密度。此處設(shè)計的輻射微波主頻為500MHz，相應(yīng)的波長為76cm。本發(fā)明中綜合考慮了各種因素，選用螺旋天線。此種天線有較高的輻射效率，具有9db的增益，長度 20cm，口徑 15cm，在軸向方向輻射波束寬度小于60度。本發(fā)明的成像方法和裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點和有益效果(1)超短脈沖微波脈寬窄，熱聲信號激發(fā)過程中不存在熱擴散，熱聲激發(fā)效率較以前的寬脈沖微波有很大提高。(2)超短脈沖微波脈寬窄，可以大大提高熱聲圖像分辨率。(3)本發(fā)明裝置利用超短脈沖微波激發(fā)熱聲信號，由于微波脈沖持續(xù)時間很短，熱聲轉(zhuǎn)化效率高，可以相應(yīng)的減小峰值功率，從而減小微波輻射劑量，更有效的避免對被檢測組織產(chǎn)生熱損傷。(4)超短脈沖發(fā)生器產(chǎn)生時間寬度極短的窄脈沖直接激勵脈沖發(fā)射天線進行輻射，不需要磁控管進行電能到微波能的轉(zhuǎn)化，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡易，工作穩(wěn)定。(5)超短脈沖發(fā)生器輻射的微波具有較寬的頻帶，輻射頻率可以通過更換天線進行調(diào)節(jié)，也可以通過設(shè)計優(yōu)良的寬帶天線進行寬頻帶輻射，這樣熱聲圖像能反映吸收體不同微波波段的吸收，進而進行多波長成像。(6)本發(fā)明裝置系統(tǒng)體積小，重量輕，工作穩(wěn)定，連續(xù)運行時間長，使用方便，造價低，應(yīng)用范圍廣；對于實現(xiàn)熱聲技術(shù)的儀器化，臨床化，有著巨大的推動作用。


圖1是實施例1所述超短脈沖微波熱聲成像裝置示意圖；其中1-1觸發(fā)電路，1-2 控制系統(tǒng)，1-3高精度充電系統(tǒng)，1-4初級能源，1-5 Tesla變壓器，1-6高壓脈沖形成線，1-7
5高壓氣體開關(guān)，1-8高功率螺旋天線，1-9實驗樣品室，1-10多元陣列超聲探測器，1-11數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置。圖2是實施例1所述超短脈沖微波熱聲成像裝置中簡易原理圖；其中2-1為觸發(fā)電路，2-2為Tesla變壓器，2-3為脈沖形成線，2_4為高壓氣體開關(guān)，2_5為脈沖發(fā)射天線， 2-6為待測樣品，2-7為熱聲信號，2-8為多元陣列超聲探測器，2-9為數(shù)據(jù)采集卡，2-10為計算機。圖3是實施例1所述超短脈沖微波發(fā)生器剖面示意圖；其中3-1為初級能源、控制系統(tǒng)及觸發(fā)電路，3-2為Tesla變壓器與脈沖形成線一體結(jié)構(gòu)，3-3為高壓氣體開關(guān)，3_4 為脈沖發(fā)射天線，3-5為脈沖發(fā)射天線基板。圖4是實施例1所述高功率螺旋天線剖面圖。圖5是實施例1所述超短脈沖微波發(fā)生器經(jīng)脈沖發(fā)射天線輻射后的時域波形圖， 縱軸代表波形強度，橫軸代表時間。圖6是不同脈沖寬度微波激勵下，長方形瓊脂吸收體熱聲重建圖像，其中(a)為 IOOns脈沖寬度，(WSlys脈沖寬度。
具體實施例方式下面結(jié)合具體的實施例與附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的敘述，但本發(fā)明的實施方法靈活，不僅僅限于此例所述的具體操作方式。實施例1圖1為本發(fā)明超短脈沖微波熱聲成像裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，本裝置中的超短脈沖微波發(fā)生器為基于Tesla變壓器結(jié)構(gòu)的高壓脈沖發(fā)生器。整個高壓脈沖發(fā)生器主要由觸發(fā)電路1-1，控制系統(tǒng)1-2，高精度充電系統(tǒng)1-3，初級能源1-4，Tesla變壓器1_5，高壓脈沖形成線1-6，高壓氣體開關(guān)1-7等組成。觸發(fā)電路1-1發(fā)出觸發(fā)信號，經(jīng)過控制系統(tǒng)1-2控制高精度充電系統(tǒng)1-3及初級能源1-4的工作狀態(tài)，如脈沖重復(fù)頻率，電壓等。初級能源1-4在控制系統(tǒng)1-2控制下轉(zhuǎn)化為電脈沖，經(jīng)過高壓Tesla脈沖變壓器1_5與高壓脈沖形成線1_6 進行升壓，將電壓提高到幾百kv，之后經(jīng)過高壓氣體開關(guān)1-7自擊穿進行放電，產(chǎn)生超短高壓電脈沖。高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電脈沖經(jīng)過高功率螺旋天線1-8輻射到樣品室1-9中的樣品，激發(fā)產(chǎn)生熱聲信號，經(jīng)過多元陣列超聲探測器1-10接收并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集及圖像重建裝置1-11進行熱聲圖像重建。Tesla變壓器結(jié)構(gòu)高壓脈沖發(fā)生器是產(chǎn)生高功率窄脈沖微波的最佳選擇，它克服了 Marx發(fā)生器結(jié)構(gòu)脈沖發(fā)生器的工作不穩(wěn)定，運行時間短的缺點，同時又具有較高的峰值功率和較窄的脈沖寬度，比較適合于超短脈沖微波熱聲成像。基于Tesla變壓器結(jié)構(gòu)的高壓脈沖發(fā)生器基本工作原理為初級能源模塊(常規(guī)的電能或化學(xué)能)對儲能電容進行充電，其簡易原理圖如圖2所示，由外部觸發(fā)源2-1控制電容間歇放電形成窄的電脈沖，此脈沖電壓經(jīng)過高壓Tesla變壓器2-2給高壓脈沖形成線2_3 充電。Tesla變壓器的工作電路是由兩個具有相同固有頻率或一定失諧度的回路通過磁感應(yīng)耦合進行能量交換的振蕩電路。Tesla變壓器初級及次級線圈相當(dāng)于電感，脈沖形成線相當(dāng)于電容，以上三者和儲能電容構(gòu)成諧振，實現(xiàn)高壓脈沖產(chǎn)生與形成一體化。高壓脈沖經(jīng)過ps級高壓氣體開關(guān)2-4將脈寬進一步壓縮，形成上升沿為幾百ps的超短脈沖。由于高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的超短脈沖僅幾個ns，此類電脈沖含有較寬的頻帶并且可以直接通過脈沖發(fā)射天線2-5進行輻射，不需要調(diào)制載波方式中產(chǎn)生微波所需的磁控管，因此整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，更易于實現(xiàn)小型化。脈沖發(fā)射天線2-5輻射的超短脈沖微波均勻照射到待測樣品 2-6激發(fā)熱聲信號2-7，經(jīng)過多元陣列超聲探測器2-8接收并通過數(shù)據(jù)采集卡2-9存儲到計算機2-10。圖3為上述超短脈沖微波發(fā)生器剖面示意圖；其中初級能源、控制系統(tǒng)及觸發(fā)電路3-1整合為一體，Tesla變壓器與脈沖形成線一體結(jié)構(gòu)3_2包裹在圓形鋼結(jié)構(gòu)中，后級連接高壓氣體開關(guān)3-3，3-4為脈沖發(fā)射天線，3-5為脈沖發(fā)射天線基板，用于減小微波背向散射。圖4為上述高功率螺旋天線的剖面圖，采用軸向輻射模式，有較好的方向性；該天線設(shè)計的微波主頻為500MHz，天線口徑 15cm，天線長度 20cm，螺距為1. 87cm。天線外包裹絕緣材料，并填充絕緣氣體，如SF6。超短脈沖微波發(fā)生器產(chǎn)生的ns級高壓電脈沖經(jīng)高功率螺旋天線輻射后微波的時域波形圖如圖5所示，脈寬為10ns。實施例2 采用實施例1的裝置實現(xiàn)待測物體的熱聲成像(1)將待測瓊脂塊固定在含有去離子水的耦合池中；(2)超短脈沖微波發(fā)生器在觸發(fā)電路2-1控制下輸出IOOns脈寬的超短脈沖微波， 經(jīng)過圖3所示結(jié)構(gòu)的高功率螺旋天線2-5均勻地照射待測瓊脂塊2-6(待測瓊脂塊與高功率螺旋天線的距離為10cm，即天線的近場區(qū)，以提高輻射區(qū)的能量密度及均勻性)，激發(fā)產(chǎn)生熱聲信號；(3)熱聲信號2-7被置于距離待測瓊脂塊IOcm的多元陣列超聲探測器2_8接收， 觸發(fā)電路輸出的高電平數(shù)字邏輯信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡2-9采集多元陣列超聲探測器接收的熱聲信號，計算機2-10記錄保存熱聲信號，利用濾波反投影算法重建待測瓊脂點的熱聲圖像，如圖6(a)所示。圖6(a)為本發(fā)明IOOns脈寬的超短脈沖微波發(fā)生器激勵下重建的熱聲圖像，圖 6 (b)為1 μ s脈寬的脈沖微波發(fā)生器(6GHz，兵器工業(yè)206研究所BW-6000HPT5)激勵下重建的熱聲圖像。從圖6(a)和(b)對比可見，窄脈沖寬度微波源激勵下，熱聲成像的分辨率有較大提高。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.超短脈沖微波熱聲成像裝置，其特征在于該裝置包括超短脈沖微波發(fā)生器、超聲探測器和數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置；所述超短脈沖微波發(fā)生器包括初級能源、控制系統(tǒng)、觸發(fā)電路、高精度充電系統(tǒng)、高壓脈沖發(fā)生器、高壓脈沖形成線、高壓氣體開關(guān)和脈沖發(fā)射天線；所述數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置包括前置放大器、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理卡、圖像重建軟件和計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述超短脈沖微波發(fā)生器產(chǎn)生的超短脈沖微波的脈沖寬度為IOOps 100ns。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述超短脈沖微波發(fā)生器產(chǎn)生超短脈沖微波的步驟如下初級電源利用高精度充電系統(tǒng)對高壓脈沖發(fā)生器的儲能電容充電，達到設(shè)計閾值后電容放電產(chǎn)生電脈沖；高壓脈沖發(fā)生器和高壓脈沖形成線構(gòu)成諧振，進一步提高電脈沖的電壓，形成高壓電脈沖；利用高壓氣體開關(guān)導(dǎo)通放電特性將高壓電脈沖的脈寬進行進一步壓縮，產(chǎn)生ns級脈沖寬度高壓電脈沖，脈沖發(fā)射天線將此高壓電脈沖轉(zhuǎn)化為脈沖微波發(fā)射出去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述超聲探測器為多元線性陣列超聲探測器或多元環(huán)形陣列超聲探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述高壓脈沖發(fā)生器為Marx發(fā)生器、 Tesla變壓器、基于雪崩管的固態(tài)脈沖發(fā)生器、磁流體發(fā)電機或磁通壓縮發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述脈沖發(fā)射天線為高功率螺旋天線，螺旋半徑為10 20cm，長度為15 25cm，主頻率范圍為IOOMHz IGHz。
7.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置進行熱聲成像的方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)將待測物體固定在含有去離子水的耦合池中；(2)超短脈沖微波發(fā)生器在觸發(fā)電路控制下輸出超短脈沖微波，經(jīng)過脈沖發(fā)射天線均勻地照射待測物體，激發(fā)產(chǎn)生熱聲信號；(3)熱聲信號被超聲探測器接收，觸發(fā)電路輸出的高電平數(shù)字邏輯信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡采集超聲探測器接收到的熱聲信號，保存到計算機進行處理和圖像重建。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟( 所述超短脈沖微波的頻率為 IOOMHz IGHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟( 所述超短脈沖微波經(jīng)過脈沖發(fā)射天線輻射后微波脈沖寬度為IOOps 100ns。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于步驟( 所述脈沖發(fā)射天線和待測物體之間的距離為2 20cm ；步驟(3)所述超聲探測器和待測物體之間的距離為2 20cm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超短脈沖微波熱聲成像方法及其裝置。該裝置包括超短脈沖微波發(fā)生器、超聲探測器和數(shù)據(jù)采集及圖像重建裝置。該方法包括步驟將待測物體固定在含有去離子水的耦合池中；超短脈沖微波發(fā)生器在觸發(fā)電路控制下輸出超短脈沖微波，經(jīng)過脈沖發(fā)射天線均勻地照射待測物體，激發(fā)產(chǎn)生熱聲信號；熱聲信號被超聲探測器接收，觸發(fā)電路輸出的信號觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡采集熱聲信號，計算機記錄保存熱聲信號并進行圖像重建。本發(fā)明利用ns級脈沖寬度的超短脈沖微波發(fā)生器實現(xiàn)熱聲信號的激發(fā)，可以大大提高熱聲信號激發(fā)效率，對待測樣品實現(xiàn)高分辨率層析成像。本發(fā)明裝置成像分辨率高，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，成本低，易于在無損檢測領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
文檔編號G01N22/00GK102269717SQ20111010742
公開日2011年12月7日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者婁存廣, 邢達 申請人:華南師范大學(xué)