新型自动扫描控制和数据采集的微波成像装置 (2001年)

微波成像是电磁学领域一项应用性很强的研究课题，主要利用微波段电磁波对目标进行探测和成像。在微波成像技术中，矩形开口波导作为一种有效的传感器被广泛应用。矩形开口波导具备体积小、便于携带、操作简便和检测精度高的优势，因此它在无损探测领域受到了广泛关注。 该微波成像装置的构成主要包括微波部分、成像样品板、数据采集部分和控制及成像装置和方法接口部分。微波源采用单频固态信号发生器，通过隔离器、衰减器和环行器后，由矩形开口波导发射出去，并接收样品板反射的信号以及透过样品板的微波信号。这些信号经过一系列处理后，最终通过A/D转换模块转换成数字信号，由计算机进行进一步的处理。 在成像过程中，计算机数字图像处理技术的运用至关重要。它对采集到的数据进行二维处理，通过特定的数学模型来描述测量成像过程，包括测量的图像分布函数、实际图像分布函数、系统脉冲响应函数和加性噪声。利用富氏变换的原理，通过二维卷积公式将测量数据和系统的脉冲响应函数联系起来，结合滤波技术去除噪声的影响，最终通过富氏反变换得到实际图像分布函数。 实验中，通过该微波成像装置对成像样品板进行扫描成像，扫描结果显示，样品板上的石墨分布情况与微波功率相对应。由于系统噪声和外界干扰的影响，最初得到的图像分辨率不高。但通过计算机数字图像处理技术，特别是维纳滤波函数的使用，有效地提高了图像的分辨率。 这项技术的应用价值不仅体现在无接触、非破坏性检测上，而且在医学领域，利用矩形开口波导传感器可以检测到直径为2mm的肿瘤，并在特殊区域实现了高达0.5mm的肿瘤定位精度。这表明，矩形开口波导在微波成像系统中的应用具有广阔的应用前景。 此外，该微波成像装置还具备使用现代计算机图像处理方法对图像进行恢复和重建处理的能力。这进一步增强了成像的精确度和可靠性，使得微波成像技术在医学成像、材料检测、安全检查等多个领域都具有重要的应用潜力。随着技术的不断进步和优化，未来微波成像技术有望在更多领域发挥其独特的优势。