一种微波层析成像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种微波层析成像装置，涉及计算机图像成型领域。
【背景技术】
[0002]微波层析成像利用多个天线实现多通路、低功率微波的传输，对物质内部的介质特性进行测量成像，从而分析推出有关物理量的分布，如浓度、湿度的分布。
[0003]微波层析成像通过微波天线进行微波的辐射和接收，利用一个天线向成像区域内物质的一个方向入射，辐射的微波与物质的介质特性产生作用，形成一个全方向的散射波，然后通过另一个天线沿一个散射方向接收散射波，如此构成一对天线之间的微波信号传输，再利用微波检测器测量散射波信号的幅度和相位。以同样的形式，利用其它天线测量其它方向的散射波。为了获得在不同方向入射微波情况下多个方向散射波的数据，微波层析成像系统一般采用由多个天线构成的阵列，这些天线均匀地排放在成像区域的边缘，阵列形成的环绕成像区域，在获得多方向的散射场数据之后，再利用图像重建方法重建成像区域内物质的介质特性，形成图像。
[0004]在本实用新型以前，微波成像系统一般采用单偶极子的天线形成天线阵列，如Z.Wu等(Microwave tomographic system for oil and gas multiphase flow imaging, 1PMeasurement Science and Technology, 2009 年第 20 卷 104026)文献中阐述传统的单偶极子的微波成像系统和 N.R.Epstein等(Microwave tomographic imaging utilizinglow-profile rotating, right angle-bent monopole antennas, Internat1nal journalof antennas and propagat1n, 2014年431602)旋转、直角弯曲的单偶极子的微波成像系统。由于单偶极子的最佳辐射频率是在它的长度接近四分之一波长，所以在低频微波波段单偶极子的物理长度可能远大于成像区域横截面的直径。在这样的情况下，物质沿柱体成像区域轴向方向的不均匀性会给图像重建方法带来误差。本实用新型提出采用由高介电常数的介质材料制成的介质谐振天线，进行发射和接收微波信号，缩短天线的尺寸，降低物质沿柱体成像区域轴向方向的不均匀性对成像系统的影响，确保图像质量；同时便于利用多层阵列进行3D成像。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供一种微波层析成像装置，用于生成物质介电常数的图像。本实用新型提供一种微波层析成像装置，利用低功率微波实现成像。
[0006]本实用新型采取的技术方案为:
[0007]一种微波层析成像装置，包括一个由多个介质谐振天线构成的天线阵列、一个柱形成像区域、一个金属柱体容器，其特征在于，所述天线阵列中的每一个介质谐振天线由介质谐振器构成；天线阵列环绕柱形成像区域；每一个介质谐振天线具有微波信号连接口，能够辐射微波或者接收微波；介质谐振天线之间通过柱形成像区域进行微波信号传输。
[0008]每个介质谐振天线由其介电常数在20至100之间的介质材料制成；
[0009]每个介质谐振天线分布在所述柱形成像区域的同一个横截面上，每个介质谐振天线有个共地。
[0010]每个介质谐振天线为正方形、长方形或圆形柱体。
[0011]每个介质谐振天线由一个探针馈电。
[0012]每个介质谐振天线通过微波信号连接口与微波信号源或者微波检测器连接。
[0013]每个介质谐振天线有个SMA连接器作为微波连接口和馈电探针；SMA的外壳与中心导线之间有个介质材料隔离，SMA的外壳与金属柱体容器相连接，SMA的中心导线构成介质谐振天线的馈电探针。
[0014]所述金属柱体容器由铝、铜、或者不锈钢材料制成，金属柱体容器为天线阵列的共地。
[0015]所述柱形成像区域包括一个柱形管道以及内部区域；管道的轴向方向与金属柱体容器的轴向方向相同。
[0016]一种微波层析成像装置的成像方法，至少有一个微波信号源，用于微波的激励，频率范围为300兆赫兹至10千兆赫兹；
[0017]至少有一个微波检测器，用于微波的检测；
[0018]至少有一个测量方法，实现所有天线之间的微波信号传输测量，包括幅度和相位的测量，形成一组测量数据，重建所述柱形成像区域内横截面上的介电常数的分布图像。
[0019]一种微波层析成像装置的成像方法，包含一个显示方法，显示介电常数的分布图像。
[0020]一种微波层析成像装置的成像方法，一种微波层析成像方法，其特征在于包括以下步骤:
[0021]1)、提供一个排放在同一个横截面上的介质谐振天线阵列，排列在所述柱形成像区域的周边，并通过所述柱形成像区域进行信号传输。
[0022]2 )、提供一个金属柱体容器作为天线阵列的共地。
[0023]3)、提供一个测量方法，测量天线之间的信号传输，包括幅度和相位的测量。
[0024]4)、提供一个图像重建方法，利用介质谐振天线之间的信号传输数据导出所述柱形成像区域内介电常数的分布图像。
[0025]本实用新型一种微波层析成像装置，技术效果如下:
[0026]该装置能够对介质谐振天线阵列所包围区域内的物质进行成像，生成介电常数的分布图像；该装置能够缩短天线沿柱体成像区域轴向方向的长度，降低物质沿柱体成像区域轴向方向的不均匀性对成像结果的影响，金属柱体容器也作为装置的电磁屏蔽，减少环境噪声的影响，确保图像质量，同时采用介质谐振天线阵列，便于多层阵列布局进行3D成像。
【附图说明】
[0027]图1示出了一个根据本实用新型的第一实施方案的装置的示意俯视图。
[0028]图2示出了一个根据本实用新型的第一实施方案的装置通过中心的示意侧视图，包括正方形介质谐振天线以及SMA连接口的透视图。
[0029]图3示出了一个根据本实用新型的第二实施方案的装置的示意俯视图。
[0030]图4示出本实用新型的流程示意图。
【具体实施方式】
[0031]一种微波层析成像装置，提供包括一个由多个介质谐振天线构成的天线阵列、一个柱形成像区域、一个金属柱体容器；天线阵列中的每一个介质谐振天线由介质谐振器构成；天线阵列环绕柱形成像区域；每一个介质谐振天线具有微波信号连接口，能够辐射微波或者接收微波；介质谐振天线之间通过柱形成像区域进行微波信号传输。
[0032]天线的特性在许多教科书中已经有了详细的描