[发明专利]基于宽频磁波反射通路参数辨识的检测与成像方法及装置

摘要

本发明公开一种基于宽频磁波反射通路参数辨识的检测与成像方法及装置。该方法以宽频磁波为载体，将磁波反射所经历路径视为反射通路，结合不同材质的电磁参数特征，通过对传递函数及其各种变化形式的反演与融合识别被测物体的内部分布特征，实现无损检测与成像。装置包括负责检测信号产生、磁波发射与反射磁波接收的检测前端，负责控制参数设置、接收信号处理，磁波反射通路反演、融合和成像显示的信号处理后端，两者以有线/无线相连接，采用软件处理提高检测精度，便于设备小型化。本发明实施中无需耦合剂、强磁场、放射源，无射频辐射，具有非接触式、高精度、成本低等优点，在地下管道检测、路桥检测、工农业及医学等领域有广泛应用前景。

主权项

1.基于宽频磁波反射通路参数辨识的检测与成像装置，其特征在于以磁波为载体信息，将磁波反射所经历的路径看作一个反射通路磁信道，利用收发信号求出磁波反射通路的传递函数及其各种变换形式，结合不同材料的磁性、电性参数特征，反演出被测物体的材质、空间分布特性，并将不同空间位置的磁波反射通路传递函数进行融合，快速、高效、精确地实现物体的三维无损检测与成像；包括检测前端、信号处理后端，两者通过无线或者有线连接；其中，检测前端负责检测信号的产生、磁波信号的发射和磁波反射信号的接收；信号处理后端负责整个装置的控制参数信息的产生、接收信号的处理，实现磁反射通路的反演、融合和成像显示；上述基于宽频磁波反射通路参数辨识的检测与成像装置的检测前端是所述装置的传感器，具体由通信模块、检测信号发生模块、阵列探头、反射信号预处理模块、运动扫描模块、控制器、存储器及电源组成；其中通信模块用于实现检测前端和信号处理后端的通信，将信号处理后端产生的控制参数信息传输到检测前端的检测信号发生模块，将阵列探头接收的经反射信号预处理模块处理的反射磁信号传输给信号处理后端，包含信号收发单元、数据传输接口单元，采用有线或无线的方式进行数据传输；检测信号发生模块将从通信模块获得的控制参数信息，生成功率、中心频率、相位、带宽参数可控的多通道宽频正交电信号以激励阵列探头，包含数模转换单元、相位控制单元、功率放大单元、滤波单元、馈电网络单元；阵列探头将检测信号发生模块产生的宽频正交电信号转换成磁信号向被测物体发射并接收磁波反射信号，由多个金属线圈和磁敏元件组成，其中金属线圈排列成阵列组成,线圈中心根据应用需求放置不同的材料，至少包括空气、磁性材料中的一种，且根据检测对象实际情况选择绕制方式；各种磁敏元件，为霍尔元件或磁阻元件或磁致伸缩元件或磁敏二极管或磁敏三极管中的一种放置在线圈之间，每个线圈根据需要设置为发射、接收两种模式，每次检测期间，至少有一个线圈设置为发射模式，负责发射检测磁波信号，磁敏元件和设置为接收模式的线圈负责接收发射磁波信号；反射信号预处理模块对阵列探头接收到的各种类型的磁波反射信号进行去噪声、去除各个线圈之间及线圈与磁敏元件之间的互感与自感效应预处理，然后通过通信模块发送到信号处理后端，包含滤波单元、低噪放大单元、模数转换单元；运动控制模块负责控制和感知阵列探头的运动，含运动电机单元、GPS定位单元；控制器负责控制各个功能模块的工作；存储器用于缓存各个功能模块的数据；电源负责向各个模块、器件的供电；上述基于宽频磁波反射通路参数辨识的检测与成像装置的信号处理后端一台计算机或者网络云处理终端，是所述装置的数据处理终端，具体由通信模块、磁反射通路特性反演模块、反射通路融合模块、成像显示模块、人机交互模块、处理器、存储器及电源组成；其中，通信模块用于实现信号处理后端和检测前端的通信，并将检测前端检测的磁波反射信号传输到磁反射通路特性反演模块，包含信号收发单元、数据传输接口单元，采用有线或无线的方式进行数据传输；磁反射通路特性反演模块是一个计算机软件模块，其作用在于对单个窄条空间的磁反射通路的空间传递函数及其参数特征进行辨识与反演，并将结果传递给反射通路融合模块；反射通路融合模块是一个计算机软件模块，其作用在于将阵列探头的各个窄条空间的磁反射通路进行多维融合，获得被测物体的内部参数特性，并将融合结果传输到成像显示模块；成像显示模块对阵列探头及其运动扫描的二维、三维磁反射通路特性进行成像并显示，包含计算机成像显示软件单元、显示单元；人机交互模块提供人机交互的界面及外设；处理器负责处理各个功能模块的数据；存储器用于缓存各个功能模块的数据；电源负责向各个模块、器件的供电。