专利名称：一种三维近场扫描系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁场检测领域，更具体地说，涉及一种三维近场扫描系统。
背景技术：
测量一件介质对电 磁波的响应特征，需要检测穿过该介质后的电磁波其空间各个点的电磁特性，然后利用一定的处理设备将检测到的空间各点的电磁特性值记录下来并进行分析，对比未穿过介质以前的电磁波，可以计算出介质对电磁波的响应特性。以上过程需要通过三维近场扫描系统完成。现有的三维近场扫描系统如图I所示，主要包括采集单元2、分析单元3、处理单元6以及移动单元4和控制单元5。其中，采集单元2如接收天线用于采集穿过介质I后的电磁波在空间各个点上的电磁参数，移动单元4例如电机、滑轨则辅助采集单元2在三维空间上以一定的步长上下、左右或前后移动，控制单元5用来驱动移动单元4的启动、停止等。采集到的电磁参数被送到分析单元3，常用的分析单元3如矢量网络分析仪(即PNA)，可将电磁参数表征的模拟信号转化为处理单元6所能识别的数字信号。这里的处理单元6具备处理运算能力，可将数字信号通过一定的运算和处理，计算出空间各点的电磁参数分布特性，最终得出该介质I对电磁波的响应特性。由于需要采集空间中非常多的离散点，因此整个采集过程会非常漫长，实验人员不可能始终在扫描系统守候直到扫描完成。但是一旦实验人员不在现场，当扫描系统出现异常如移动电机烧坏、室内温度过高等情况时，将造成系统损坏甚至其他不可预测的危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的扫描过程中无人监管时引起潜在危害的缺陷，提供一种在系统运行异常时发出警报的三维近场扫描系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种三维近场扫描系统，包括采集电磁波信号的采集单元、与所述采集单元连接并将所采集到的电磁波信号转化为数字信号的分析单元、驱动所述采集单元移动以采集空间各点的电磁波信号的移动单元、与所述分析单元连接并处理所述数字信号的处理单元以及控制所述移动单元的控制单元，还包括检测所述系统运行工作状态的传感单元和在所述传感单元检测到所述系统处于异常工作状态时发出警报的报警单元。在本发明的三维近场扫描系统中，所述传感单元为装在所述移动单元上的温度传感器和/或置于空间中的湿度传感器。在本发明的三维近场扫描系统中，所述处理单元为对所述数字信号进行数值分析的中央处理器。在本发明的三维近场扫描系统中，所述报警单元为短信网关或邮件服务器，所述计算机上还装有与所述传感单元连接的报警驱动单元，当所述传感单元检测到所述系统处于异常工作状态时所述报警驱动单元调用所述短信网关或邮件服务器的发送指令以向实验人员发送短信或邮件。在本发明的三维近场扫描系统中，所述报警驱动单元还具有关闭或暂停移动单元的模块。在本发明的三维近场扫描系统中，所述报警单元为指示灯、蜂鸣器或电铃。在本发明的三维近场扫描系统中，所述采集单元为接收天线。在本发明的三维近场扫描系统中，所述分析单元为矢量网络分析仪。在本发明的三维近场扫描系统中，所述移动单元包括分别控制所述采集单元在空间三个轴向上的运动的三个伺服电机，所述采集单元上连接有使之在三维空间上可自由移动的三维轨道。在本发明的三维近场扫描系统中，所述控制单元为运动控制卡，其发送信号给电 机以控制所述电机的运动。实施本发明的三维近场扫描系统，具有以下有益效果可以有效地对都扫描系统的硬件进行检测，并在出现异常的时候通知实验人员，还可以自动启动保护措施，避免系统受到进一步损害。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是现有技术的三维近场扫描系统的结构示意图；图2是本发明的三维近场扫描系统的框架结构图。
具体实施例方式本发明的三维近场扫描系统包括如图I所示的采集单元2、分析单元3、移动单元4、处理单元6和控制单元5。其中，本实施例的采集单元2为接收天线，是由球形的在X、Y、Z轴三个方向上的磁感线圈构成的，穿过各个方向上的磁场将感生出对应的电流，该电流进入到分析单元3即可被记录和分析。当然，本发明的采集单元2也可以是其他元器件，例如霍尔传感器。不同元器件可以采集的电磁波信号不同，接收天线采集的是电流信号，同时还可以确定各个空间点的磁场方向，这些都属于电磁波信号。采集单元2安装在一个三维轨道上，轨道上对于与X、Y、Z轴分别安装有一个伺服电机，每个伺服电机运行即可调整采集单元2在对应轴向上的坐标位置。这三个伺服电机即构成本发明的移动单元4。同样，移动单元4也可以是其他机械部件如三轴电动控制摇臂等，只要可以实现采集单元2在三维方向上移动即可。采集单元2通过控制单元5来控制其运行、停止、减速/增速等。控制单元5可以是一个芯片，也可以是一个软件程序，也可用控制卡实现。本实施例中，控制单元5为运动控制卡，其发送信号给电机以控制电机的启动、加速、减速、暂停、关闭停止等工作状态。当电机为伺服电机时，运动控制卡还可接收伺服电机发送回来的位置、速度信息，实现闭环控制。分析单元3与采集单元2连接，用于将所采集到的电磁波信号转化为数字信号，以便于处理单元6识别和处理。常用的分析单元3如矢量网络分析仪，可将接收天线采集到的感生电流信号通过放大、滤波模数转换后转化为数字信号，并存储到缓存中。处理单元6接收分析单元3的数字信号，并进行运算和处理。常用的处理单元6也即计算机的中央处理器，并配合一定的软件和程序来实现运算，通常处理单元6还外接有将运算处理后的数据显示出来的显示屏。计算机可以通过数值分析将对应于空间各点电磁特性的数据通过二维或三维的曲线、图表或图像的方式直观显示出来。计算机通过运算，依据一定的公式和算法，就可以反推出介质I的电磁响应特征。本发明的优点在于，除了以上必备部件以外，本发明的三维近场扫描系统还包括传感单元和报警单元。 上述传感单元可以检测系统运行时的工作状态是否正常。这里的工作状态正常是指不影响系统正常采集信息、分析和处理数据的状态，例如当作为移动单元4的伺服电机运行时间过长导致无法继续工作、室温过高使得伺服电机过烧、湿度过大造成三维轨道腐蚀影响寿命等等，都属于系统运行的工作状态异常。而本发明的传感单元就是用来检测这种因素，以避免系统运行异常。因此，传感单元可以是温度传感器、湿度传感器等。温度传感器可以安装在伺服电机上，湿度传感器可以置于扫描系统所处的环境中。计算机可以监控传感单元，在内置的应用程序中可以预设传感单元在系统正常运行状态时的范围，例如温度传感器所测量的伺服电机的温度应该在60度以下表明系统正常。当温度高于60度时，应用程序启动并触发报警单元报警。报警单元放置在总控制室或者其他有人员监控的位置，一旦发出警报就会有人看到并到扫描系统现场查看。传统的报警单元如闪烁的指示灯、蜂鸣器、电铃等。但是有可能监控室也暂时无人监看，为了保险起见，本发明的报警单元为短信网关或邮件服务器，一旦温度传感器检测到温度高于60度或者其他异常情况，应用程序将调用短信网关或邮件服务器的发送指令，立即向实验人员或其他相关人员发送短信或邮件，确保有人知道扫描系统工作异常。这里的应用程序起到了报警驱动单元的作用。报警驱动单元除了上述向实验人员发出通知的动作外，还可以直接驱动扫描系统的运行，例如该报警驱动单元具有一定的模块，可以实现在扫描系统工作异常时关闭或暂停伺服电机。采用本发明的三维近场扫描系统，可以有效地对都扫描系统的硬件进行检测，并在出现异常的时候通知实验人员，还可以自动启动保护措施，避免系统受到进一步损害。因此，上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种三维近场扫描系统，包括采集电磁波信号的采集单元(2)、与所述采集単元(2)连接并将所采集到的电磁波信号转化为数字信号的分析単元(3)、驱动所述采集単元(2)移动以采集空间各点的电磁波信号的移动单元(4)、与所述分析単元(3)连接并处理所述数字信号的处理单元出)以及控制所述移动単元(4)的控制单元(5)，其特征在干， 还包括检测所述系统运行工作状态的传感单元和在所述传感単元检测到所述系统处于异常工作状态时发出警报的报警单元。
2.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述传感单元为装在所述移动单元(4)上的温度传感器和/或置于空间中的湿度传感器。
3.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述处理単元(6)为对所述数字信号进行数值分析的中央处理器。
4.根据权利要求3所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述报警单元为短信网关或邮件服务器，所述计算机上还装有与所述传感单元连接的报警驱动单元，当所述传感单元检测到所述系统处于异常工作状态时所述报警驱动单元调用所述短信网关或邮件服务器的发送指令以向实验人员发送短信或邮件。
5.根据权利要求4所述的三维近场扫描系统，其特征在干，所述报警驱动单元还具有关闭或暂停移动单元(4)的模块。
6.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述报警单元为指示灯、蜂鸣器或电铃。
7.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述采集単元(2)为接收天线。
8.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述分析単元(3)为矢量网络分析仪。
9.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述移动単元(4)包括分别控制所述采集単元(2)在空间三个轴向上的运动的三个伺服电机，所述采集単元(2)上连接有使之在三维空间上可自由移动的三维轨道。
10.根据权利要求I所述的三维近场扫描系统，其特征在于，所述控制単元(5)为运动控制卡，其发送信号给电机以控制所述电机的运动。
全文摘要
本发明涉及一种三维近场扫描系统，包括采集电磁波信号的采集单元(2)、与所述采集单元(2)连接并将所采集到的电磁波信号转化为数字信号的分析单元(3)、驱动所述采集单元(2)移动以采集空间各点的电磁波信号的移动单元(4)、与所述分析单元(3)连接并处理所述数字信号的处理单元(6)以及控制所述移动单元(4)的控制单元(5)，还包括检测所述系统运行工作状态的传感单元和在所述传感单元检测到所述系统处于异常工作状态时发出警报的报警单元。采用本发明可以有效地对都扫描系统的硬件进行检测，并在出现异常的时候通知实验人员，还可以自动启动保护措施，避免系统受到进一步损害。
文档编号G01R33/02GK102680915SQ20111006615
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者何振明, 刘若鹏, 季春霖, 徐冠雄 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院