CN206020692U - 功率调节装置和人体安检设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种功率调节装置和人体安检设备，其功率调节装置应用于具有毫米波收发装置的人体安检设备/检测设备中，功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，功率控制器分别连接湿度传感器和可调功率衰减器，可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中；其人体安检设备包括毫米波收发装置和功率调节装置，功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，功率控制器分别连接湿度传感器和可调功率衰减器，可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。采用本实用新型方案，可以在保证成像图像的清晰度的同时使得辐射危害较小。
Description
技术领域
本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种功率调节装置和一种人体安检设备。
背景技术
毫米波是波长从1mm到10mm的电磁波，其频率为30GHz到300GHz，在实际工程应用中，常把毫米波的低端频率降到26GHz。在电磁波谱中毫米波位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。与微波相比，窄波束和高增益天线易实现的特性使毫米波系统能获得较高的空间分辨率和较高的抗干扰能力；另一方面，毫米波器件的体积小、质量轻，因此毫米波系统更易集成。与红外、激光相比，毫米波在大气中传输的衰减很小，自然光和热辐射源对它几乎没有影响，但毫米波受湿度影响大。正是这些独特的性质赋予了毫米波技术广泛的应用前景，尤其是在安检领域。
长期以来，公共场合人体安检广泛使用金属安检门来检测人体携带的金属物品，但它无法应对爆炸物、非金属刀具、液体危险品等非金属类物品和武器的威胁；“裸检仪”式的人体安检成像设备基于X射线能穿透衣物、人体皮肤等多种物质的性质，也能有效地检测人体携带的危险物品，但X射线带来的健康问题长期受到争议。据有关研究报道，X射线的电离辐射能力可以使生物细胞的生长受到抑制、破坏甚至坏死。基于上述原因，很多国家要求尽量不在公共场合使用“裸检仪”。因此，具备快速、安全、可靠、隐私保护等优势的毫米波人体扫描成像安检设备(简称人体安检设备)得到了广泛的使用，在人员安检方面发挥着不可替代的重要作用。
毫米波成像机制分为被动式毫米波成像和主动式毫米波成像。被动式毫米波成像系统的优点为结构简单、实现成本低，缺点就是成像时间太长、成像分辨率差。随着毫米波器件技术的发展及毫米波器件水平的提高，主动式毫米波成像开始受到越来越多的重视。主动式毫米波成像又分合成孔径成像和全息成像两种机制。毫米波全息成像的方法源于光学全息原理，即利用电磁波的相干原理，首先发射机将高稳定的毫米波信号发射到待测目标上，接收机接收目标的回波信号并与高度相干的参考信号进行相干处理，提取出回波信号的幅度和相位信息，从而得到目标点上的发射特性，最后再通过数据和图像处理的方法就可以得到场景中的目标毫米波图像。主动式毫米波全息成像得到的毫米波图像分辨率高，再与机械扫描相配合可大大缩短成像时间，实现工程化，所以毫米波全息成像特别适合毫米波近程主动成像。然而，毫米波受环境湿度影响较大，如果使用较小的微波发射信号强度，当毫米波受到较大衰减时，会影响成像清晰度，而如果使用较大的微波发射信号强度，当毫米波受到较小衰减时，会对人体造成一定的辐射危害。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种功率调节装置和人体安检设备，可以在保证成像图像的清晰度的同时减少辐射危害。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
一种功率调节装置，其应用于人体安检设备，所述人体安检设备具有毫米波收发装置，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
一种人体安检设备，包括毫米波收发装置和功率调节装置，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
一种功率调节装置，所述功率调节装置应用于具有毫米波收发装置的检测设备，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
根据上述本实用新型的方案，由于是应用于具有毫米波收发装置的人体安检设备/检测设备中，由于包括湿度传感器、可调功率衰减器以及与湿度传感器和可调功率衰减器连接的功率控制器，且由于可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中，因此可以根据环境湿度变化调节可调功率衰减器的衰减值以使得照射到被测目标的功率保持恒定，在将其应用于人体安检设备时，可以在保证成像图像的清晰度的同时，减少检测时对人体造成的辐射危害。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的功率调节装置的组成结构示意图；
图2为本实用新型实施例二的人体安检设备的组成结构示意图一；
图3为图2中的毫米波收发装置在其中一个实施例中的细化结构示意图；
图4为本实用新型实施例二的人体安检设备的组成结构示意图二；
图5为图4中的扫描装置的细化组成结构以及与毫米波收发装置设置关系示意图；
图6为本实用新型实施例二中人体安检设备的应用示意图；
图7为本实用新型实施例三的功率调节装置的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。
实施例一
本实用新型实施例一提供一种功率调节装置，该功率调节装置应用于人体安检设备，所述人体安检设备具有毫米波收发装置。图1为本实用新型实施例一的功率调节装置的组成结构示意图，如图1所示，该实施例中的功率调节装置包括湿度传感器101、功率控制器102以及可调功率衰减器103，功率控制器102分别连接湿度传感器101和可调功率衰减器103，可调功率衰减器103设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
实验测试表明，湿度与毫米波信号传播的衰减关系如下：
y＝ax+b (1)
其中，y表示毫米波信号的衰减量，x表示湿度值。可见空气中湿度(或者称为环境湿度)越大，毫米波信号在空气中传播时衰减也越大。为此要使得辐射到被测目标(例如人体)的毫米波信号保证在成像清晰且对人体危害最小的功率水平，即保证照射到被测目标的功率保持一恒定值，就需要对湿度影响产生的信号衰减部分进行功率补偿。补偿过程是，功率控制器102对接收到湿度传感器101传送的湿度信号进行判定，湿度小补偿少，可调功率衰减器103的衰减量大；湿度大补偿多，可调功率衰减器103的衰减量小。
据此，根据上述本实施例的方案，由于是应用于具有毫米波收发装置的人体安检设备中，由于包括湿度传感器101、可调功率衰减器10以及与湿度传感器101和可调功率衰减器103连接的功率控制器102，且由于可调功率衰减器103设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中，因此可以根据环境湿度变化调节可调功率衰减器103的衰减值以使得照射到被测目标的功率保持恒定，在将其应用于人体安检设备时，可以在保证成像图像的清晰度的同时，减少检测时对人体造成的辐射危害。
为了提高调节的准确性，在其中一个实施例中，湿度传感器101的数量可以为多个，多个湿度传感器101分别安装在所述人体安检设备的检测区域内的不同位置，可以对多个湿度传感器101的湿度信号所确定的湿度值取平均值作为用于调节可调功率衰减器103的衰减值的湿度值。
实施例二
根据上述实施例一的功率调节装置，本实用新型实施二提供一种人体安检设备。图2为本实用新型实施例二的人体安检设备的组成结构示意图一，如图2所示，该实施例中人体安检设备包括功率调节装置201和毫米波收发装置202，功率调节装置201包括湿度传感器2011、功率控制器2012以及可调功率衰减器2013，功率控制器2012分别连接湿度传感器2011和可调功率衰减器2013，可调功率衰减器2013设置于毫米波收发装置202的毫米波信号发射链路中。
根据上述本实施例的方案，由于提供的是一种包括功率调节装置201和毫米波收发装置202的人体安检设备，由于功率调节装置201包括湿度传感器2011、可调功率衰减器2013以及与湿度传感器2011和可调功率衰减器2013连接的功率控制器2012，且由于可调功率衰减器2013设置于毫米波收发装置202的毫米波信号发射链路中，因此可以根据环境湿度变化调节可调功率衰减器2013的衰减值以使得照射到被测目标的功率保持恒定，可以在保证成像图像的清晰度的同时，减少检测时对人体造成的辐射危害。
在其中一个实施例中，如图3所示，毫米波收发装置202包括第一信号源301、第二信号源302、第一定向耦合器303、第二定向耦合器304、第一功率放大器305、第二功率放大器306、第三功率放大器307、第一混频器308、第二混频器309、第三混频器310、第一二倍频器311、第二二倍频器312、第三二倍频器313、低噪声放大器314、发射天线315和接收天线316；
第一功率放大器305、可调功率衰减器2013、第一二倍频器311、发射天线315依次连接；
第一定向耦合器303的输入端连接第一信号源301的输出端，第一定向耦合器303的直通端连接第一功率放大器305的输入端，第一定向耦合器303的耦合端连接第一混频器308的射频端；
第一混频器308的中频端连接第二定向耦合器304的直通端，第二定向耦合器304的输入端连接第二信号源302的输出端，第一混频器308的本振端连接第二功率放大器306的输入端，第二功率放大器306的输出端连接第二二倍频器312的输入端，第二二倍频器312的输出端连接第二混频器309的本振端，第二混频器309的射频端连接接收天线；
第二定向耦合器304的耦合端连接第三功率放大器307的输入端，第三功率放大器307的输出端连接第三二倍频器313的输入端，第三二倍频器313的输出端连接第三混频器310的本振端，第三混频器310的射频端连接第二混频器309的中频端，第三混频器310的中频端连接低噪声放大器314。
在具体实现时，第一信号源301可以是工作频率在17.5GHz-22.5GHz的信号源，第二信号源302可以是工作频率在50MHz的压控振荡器。通过毫米波收发装置202的以上组成和连接关系可知，第一定向耦合器303是一个三端口器件，其直通端输入第一功率放大器305，再经可调功率衰减器2013后使本链路(毫米波信号发射链路)功率达到第一二倍频器311的安全输入功率范围，经过第一二倍频器311后本链路输入功率倍频至35G-45GHz，最终由发射天线315辐射到被测目标上。第一混频器308也是一个三端口器件，其中频端接第二定向耦合器304的直通端，输入50MHz的中频信号，其射频端接第一定向耦合器303的耦合端，输入17.5GHz-22.5GHz的信号，其本振端则输出射频信号(17.5GHz-22.5GHz的信号)和中频信号(50MHz的中频信号)的差频信号后输入给第二功率放大器306，使其信号功率放大到第二二倍频器312的安全工作范围。
其中，第三混频器310输出带有目标信息的下变频信号，其本振端输入由第二信号源发出的经过第二定向耦合器304的耦合端、第三功率放大器307及第三二倍频器313的100MHz连续波信号，其中频端输出带有目标信息的第二次下变频信号。低噪声放大器314对经过两次下变频微弱的中频信号进行放大，提高输出信号的信噪比、探测灵敏度。
此外，如图3所示，在第二信号源302和所述第二定向耦合器302之间可以连接有单刀多掷开关317，这样，通过一个单刀多掷开关317可以实现在多个毫米波收发装置202之间的切换操作。例如，单刀多掷开关317可以是单刀八掷开关，这样，通过一个单刀八掷开关可以实现在八个毫米波收发装置202之间的切换操作。
另外，为了可以使用较少的开关实现对更多的毫米波收发装置202的切换操作，在其中一个实施例中，多个毫米波收发装置202受控于两层单刀多掷开关。具体地，在第二信号源302和所述第二定向耦合器302之间连接两层单刀多掷开关，两层单刀多掷开关可以实现n2个开关组合，其中n表示掷数，例如，两层单刀八掷开关，掷数为8，因此，可以实现64个开关组合，因此，通过两个单刀八掷开关就可以实现在64个毫米波收发装置202之间的切换操作，64个毫米波收发装置并非同时工作，通过两层单刀八掷开关来控制，是使得每个毫米波收发装置逐个进行发射和接收。
在其中一个实施例中，本实用新型的人体安检设备，如图4所示，还可以包括扫描装置203。如图5所示，扫描装置203包括悬臂2031和驱动电机2032，毫米波收发装置202悬挂在悬臂2031的端部，驱动电机带动所述悬臂做圆周运动，以对被测目标前后进行检测。具体地，可以将多个毫米波收发装置202竖直排列成两列，两列毫米波收发装置202分别悬挂在悬臂2031的两端。
进一步地，本实用新型的人体安检设备，如图4所示，还可以包括数据采集与处理装置204、图像显示装置205，数据采集与处理装置204分别连接毫米波收发装置202和图像显示装置205，数据采集与处理装置204首先从毫米波收发装置202进行回波信号的采集，其次，利用傅里叶变换对采集的回波信号进行几何特性的傅里叶变换，化简变形后再进行傅里叶逆变换，得到目标三维像，输出检测结果(目标三维像)到图像显示装置205进行显示，数据采集与处理装置204中的处理过程都可以采用现有方式实现，在此不予详加赘述。
本实用新型实施例的人体安检设备中的湿度传感器的数量可以为多个，分别安装在检测区域内的不同位置。
在具体工作时，在将本实用新型的人体安检设备投入使用后，如图6所示，被测目标206(例如某人)位于人体安检设备的被测区域中，驱动电机2032及悬臂2031可以设置在人体安检设备的顶部，2031两端分别悬挂一排毫米波收发装置2021、2022。驱动电机2032带动毫米波收发装置2021、2022做圆周运动，以对被测目标(207)前后进行扫描，毫米波收发装置2021、2022将毫米波信号辐射到被测目标206，被测目标206返回带有目标信息的电磁波(称为回波信号)，回波信号经数据采集与处理装置204处理后得到被测目标206的三维图像在图像显示装置205进行显示。
实施例三
根据上述实施例一、实施例二，本实用新型实施例三提供一种功率调节装置，该功率调节装置应用于具有毫米波收发装置的检测设备，如图7所示，为本实用新型实施例三的功率调节装置的组成结构示意图。如图7所示，该实施例中的功率调节装置包括湿度传感器301、功率控制器302以及可调功率衰减器303，功率控制器302分别连接湿度传感器301和可调功率衰减器302，可调功率衰减器303设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
为了提高调节的准确性，在其中一个实施例中，湿度传感器301的数量可以为多个，分别安装在所述检测设备的检测区域内的不同位置。
本实施例三中的功率调节装置与上述实施例一中的功率调节装置的描述是类似的，并且具有实施例一中的功率调节装置的有益效果，为节约篇幅，不再赘述；因此，以上对本实用新型实施例三提供的功率调节装置中未披露的技术细节，请参照上述实施例一提供的功率调节装置的描述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种功率调节装置，其特征在于，所述功率调节装置应用于人体安检设备，所述人体安检设备具有毫米波收发装置，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
2.根据权利要求1所述的功率调节装置，其特征在于，所述湿度传感器的数量为多个，分别安装在所述人体安检设备的检测区域内的不同位置。
3.一种人体安检设备，其特征在于，包括毫米波收发装置和功率调节装置，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
4.根据权利要求3所述的人体安检设备，其特征在于，所述毫米波收发装置包括第一信号源、第二信号源、第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一功率放大器、第二功率放大器、第三功率放大器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一二倍频器、第二二倍频器、第三二倍频器、低噪声放大器、发射天线和接收天线；
所述第一功率放大器、所述可调功率衰减器、所述第一二倍频器、所述发射天线依次连接，所述第一定向耦合器的输入端连接所述第一信号源的输出端，所述第一定向耦合器的直通端连接所述第一功率放大器的输入端，所述第一定向耦合器的耦合端连接所述第一混频器的射频端；
所述第一混频器的中频端连接所述第二定向耦合器的直通端，所述第二定向耦合器的输入端连接所述第二信号源的输出端，所述第一混频器的本振端连接所述第二功率放大器的输入端，所述第二功率放大器的输出端连接所述第二二倍频器的输入端，所述第二二倍频器的输出端连接所述第二混频器的本振端，所述第二混频器的射频端连接所述接收天线；
所述第二定向耦合器的耦合端连接所述第三功率放大器的输入端，所述第三功率放大器的输出端连接所述第三二倍频器的输入端，所述第三二倍频器的输出端连接所述第三混频器的本振端，所述第三混频器的射频端连接所述第二混频器的中频端，所述第三混频器的中频端连接所述低噪声放大器。
5.根据权利要求4所述的人体安检设备，其特征在于，所述第一信号源是工作频率在17.5GHz-22.5GHz的信号源，或者/和所述第二信号源为工作频率在50MHz的压控振荡器。
6.根据权利要求4所述的人体安检设备，其特征在于，在所述第二信号源和所述第二定向耦合器之间连接有单刀多掷开关或者双层单刀多掷开关。
7.根据权利要求3所述的人体安检设备，其特征在于，还包括扫描装置，所述扫描装置包括悬臂和驱动电机，所述毫米波收发装置悬挂在所述悬臂的端部，所述驱动电机带动所述悬臂做圆周运动。
8.根据权利要求3所述的人体安检设备，其特征在于，还包括数据采集与处理装置和图像显示装置，所述数据采集与处理装置分别连接所述毫米波收发装置和所述图像显示装置。
9.一种功率调节装置，其特征在于，所述功率调节装置应用于具有毫米波收发装置的检测设备，所述功率调节装置包括湿度传感器、功率控制器以及可调功率衰减器，所述功率控制器分别连接所述湿度传感器和所述可调功率衰减器，所述可调功率衰减器设置于所述毫米波收发装置的毫米波信号发射链路中。
10.根据权利要求9所述的功率调节装置，其特征在于，所述湿度传感器的数量为多个，分别安装在所述检测设备的检测区域内的不同位置。
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