CN219302676U - 一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统，包括内部中空的外壳和支撑架，外壳内部设置有探测组件和电路板组件，探测组件设置在外壳的前端，电路板组件设置在外壳后端，外壳贯穿支撑架内腔并与支撑架螺纹连接；探测组件包括镜头架，镜头架通过压接方式安装在外壳内部，镜头架上安装有透镜天线，电路板组件包括由六块电路板拼接形成类长方体的电路板立体构件，电路板立体构件的前端电路板连接有集成芯片，电路板立体构件的后端电路板连接有接口插座，本实用新型通过将镜头架、透镜天线、电路板立体构件、集成芯片和接口插座进行高效集成到外壳内，从而形成高集成度的小型化毫米波雷达产品，实现了300GHz雷达传感器的产品化工业设计。

Description

一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统

技术领域

本实用新型涉及雷达传感器技术领域，具体为一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统。

背景技术

毫米波雷达传感器在自动驾驶、工业测量、微小距离探测、隐藏物检测等领域有着重要的应用。工作频率在289GHz～329GHz(下称300GHz)的雷达传感器相对于其他较低工作频率的产品来说波长更短，波束角更小，能量更集中，距离分辨精度和角度分辨精度都更佳，同时短波长也为产品的高集成度提供了基础。

在烟嘴里放置爆珠是目前烟草行业的发展趋势，通过对烟嘴里的爆珠进行出厂检测来剔除漏放爆珠的烟支以提高产品的品质是不可缺少的一个生产检测环节。现有技术一般采用强光照射烟支后拍照成像再对图像进行识别处理来完成烟嘴爆珠的检测过程。而上述方法在烟嘴采用金箔纸包裹并含有过滤棉时，无法实现对爆珠的有效检测。此种情况下，需要采用X射线来对烟嘴进行拍照成像后再进行处理检测。而采用X射线就会涉及到使用和维护辐射源的问题，提高了运行维护成本，并存在辐射污染、泄露的风险点，企业需要对上述风险进行取舍。基于此，本实用新型设计了一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种300GHz雷达传感器及烟嘴爆珠检测系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种300GHz雷达传感器，包括内部中空的外壳和支撑架，所述外壳内部设置有探测组件和电路板组件，所述探测组件设置在外壳的前端，所述电路板组件设置在外壳后端，所述外壳贯穿支撑架内腔并与支撑架螺纹连接；

所述探测组件包括镜头架，所述镜头架通过压接方式安装在外壳内部，所述镜头架上安装有透镜天线，且透镜天线为高阻硅平凸透镜天线，所述透镜天线靠近外壳前端；

所述电路板组件包括由六块电路板拼接形成类长方体的电路板立体构件，所述电路板立体构件的前端电路板连接有集成芯片，所述集成芯片与透镜天线之间设有间距，所述电路板立体构件的后端电路板连接有接口插座。

优选的，所述电路板组件还包括绝缘衬套和尾部衬套，所述绝缘衬套套设在电路板立体构件外壁，所述尾部衬套套设在电路板立体构件的后端，所述电路板立体构件通过绝缘衬套和尾部衬套安装在外壳内部。

优选的，所述电路板立体构件包括射频电路板、接口电路板、第一雷达信号处理电路板、第二雷达信号处理电路板、第三雷达信号处理电路板和第四雷达信号处理电路板，所述射频电路板、接口电路板、第一雷达信号处理电路板、第二雷达信号处理电路板、第三雷达信号处理电路板和第四雷达信号处理电路板相互焊接形成类长方体结构，所述射频电路板与集成芯片相连接，所述接口电路板与接口插座相连接。

优选的，所述外壳后端螺纹可拆连接有尾罩，所述尾罩开设有与接口插座相互配合的连接口。

优选的，所述外壳外壁开设有外螺纹，所述外壳外壁螺纹连接有两组锁紧环，且两组锁紧环分别位于支撑架两侧。

优选的，所述支撑架包括底板和竖板，所述竖板垂直安装在底板顶部，所述竖板贯穿开设有与外壳相互配合的螺纹孔，所述底板开设有安装孔，且安装孔位于底板四角。

一种烟嘴爆珠检测系统，包括300GHz雷达传感器和香烟传送带，所述香烟传送带上放置有待测香烟，所述300GHz雷达传感器与香烟传送带之间设有距离，且300GHz雷达传感器的前端朝向香烟传送带，所述300GHz雷达传感器后端的接口插座插接有信号线，且300GHz雷达传感器通过信号线与外部电脑处理系统电连接。

优选的，还包括可调底座，所述可调底座安装在300GHz雷达传感器的支撑架底部，所述可调底座用于调整300GHz雷达传感器的高度和水平度使得300GHz雷达传感器能够与待测香烟保持同心状态。

优选的，所述可调底座包括安装板，所述安装板顶部对应底板安装孔的位置固接有第一螺母，所述第一螺母内腔螺接有螺栓，所述螺栓顶部穿过底板安装孔内腔，所述螺栓外壁螺接有第二螺母和第三螺母，所述第二螺母与底板底部相抵接，所述第三螺母与底板顶部相抵接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的300GHz雷达传感器通过将镜头架、透镜天线、电路板立体构件、集成芯片和接口插座进行高效集成到外壳内，从而形成高集成度的小型化毫米波雷达产品，实现了300GHz雷达传感器的产品化工业设计；

2、将300GHz雷达传感器应用到烟嘴爆珠的检测系统中，由于300GHz电磁波频率高，波长短，频带宽，所以能够有足够的分辨率保证爆珠的检测精度；同时由于其波束角小、能量集中，所以抗干扰能量更强，且由于300GHz电磁波属于非电离辐射，不存再X射线那种电离辐射源污染或泄露的风险，不会产生额外的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的分解结构爆炸示意图；

图3为图2的正视结构示意图；

图4为本实用新型中电路板立体构件的结构示意图；

图5为本实用新型中电路板立体构件及其连接部件的结构示意图；

图6为本实用新型中烟嘴爆珠检测系统的结构示意图；

图7为本实用新型中300GHz雷达传感器安装可调底座后的结构示意图；

图8为图7中A处的结构放大示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外壳；2、支撑架；21、底板；22、竖板；3、镜头架；4、透镜天线；5、电路板立体构件；51、射频电路板；52、接口电路板；53、第一雷达信号处理电路板；54、第二雷达信号处理电路板；55、第三雷达信号处理电路板；56、第四雷达信号处理电路板；6、集成芯片；7、接口插座；8、绝缘衬套；9、尾部衬套；10、尾罩；11、锁紧环；12、香烟传送带；13、可调底座；131、安装板；132、第一螺母；133、螺栓；134、第二螺母；135、第三螺母。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-7，本实用新型提供一种技术方案：一种300GHz雷达传感器，包括内部中空的外壳1和支撑架2，外壳1内部设置有探测组件和电路板组件，探测组件设置在外壳的前端，电路板组件设置在外壳1后端，外壳1贯穿支撑架2内腔并与支撑架2螺纹连接；

探测组件包括镜头架3，镜头架3通过压接方式安装在外壳1内部，镜头架3上安装有透镜天线4，且透镜天线4为高阻硅平凸透镜天线，透镜天线4靠近外壳1前端；

电路板组件包括由六块电路板拼接形成类长方体的电路板立体构件5，电路板立体构件5的前端电路板连接有集成芯片6，集成芯片6与透镜天线4之间设有间距，电路板立体构件5的后端电路板连接有接口插座7。

具体的，电路板组件还包括绝缘衬套8和尾部衬套9，绝缘衬套8套设在电路板立体构件5外壁，尾部衬套9套设在电路板立体构件5的后端，电路板立体构件5通过绝缘衬套8和尾部衬套9安装在外壳1内部，且绝缘衬套和尾部衬套的制成材料均为聚四氟乙烯材料，具备一定的弹性，便于电路板组件的安装。

具体的，电路板立体构件5包括射频电路板51、接口电路板52、第一雷达信号处理电路板53、第二雷达信号处理电路板54、第三雷达信号处理电路板55和第四雷达信号处理电路板56，射频电路板51、接口电路板52、第一雷达信号处理电路板53、第二雷达信号处理电路板54、第三雷达信号处理电路板55和第四雷达信号处理电路板56相互焊接形成类长方体结构，射频电路板51与集成芯片6相连接，接口电路板52与接口插座7相连接，这样的设计在减小占位空间的同时，形成了稳固的连接结构，各部分组成也符合实际的板面布置需求，不需要额外的信号线或电源线进行连接，降低了安装的工艺要求，且实现了产品的小型化。

具体的，外壳1后端螺纹可拆连接有尾罩10，尾罩10开设有与接口插座7相互配合的连接口，尾罩可拆从而能够将内部器件取出。

具体的，外壳1外壁开设有外螺纹，外壳1外壁螺纹连接有两组锁紧环10，且两组锁紧环11分别位于支撑架2两侧。

具体的，支撑架2包括底板21和竖板22，竖板22垂直安装在底板21顶部，竖板22贯穿开设有与外壳1相互配合的螺纹孔，底板21开设有安装孔，且安装孔位于底板21四角，可以将整个雷达传感器固定在应用平台上。

一种烟嘴爆珠检测系统，包括300GHz雷达传感器和香烟传送带12，香烟传送带12上放置有待测香烟，300GHz雷达传感器与香烟传送带12之间设有距离，且300GHz雷达传感器的前端朝向香烟传送带12，300GHz雷达传感器后端的接口插座7插接有信号线，且300GHz雷达传感器通过信号线与外部电脑处理系统电连接。

具体的，还包括可调底座，可调底座13安装在300GHz雷达传感器的支撑架2底部，可调底座13用于调整300GHz雷达传感器的高度和水平度使得300GHz雷达传感器能够与待测香烟保持同心状态。

具体的，可调底座13包括安装板131，安装板131顶部对应底板21安装孔的位置固接有第一螺母132，第一螺母132内腔螺接有螺栓133，螺栓133顶部穿过底板21安装孔内腔，螺栓133外壁螺接有第二螺母134和第三螺母135，第二螺母134与底板21底部相抵接，第三螺母135与底板21顶部相抵接。

本实施例的一个具体应用实施例为，请参照图1至图7所示：

如图1、图2和图3所示，300GHz雷达传感器的探测前端由透镜天线4，镜头架3及雷达前端集成芯片6构成(集成芯片6内部包含有片上集成天线，天线耦合器，混频器，倍频器，功率放大器，分路器，振荡器，分频器等多种功能电路，与外部的锁相环电路配合使用，构成雷达前端系统；雷达前端系统分为发射链路和接收链路，由振荡器直接产生的75GHz射频信号通过分路器转变成150GHz信号分别进入发射链路和接收链路，通过功率放大器提高信号能量，再经过倍频器完成到300GHz的频率转换。发射链路中的射频信号通过天线耦合器耦合进去集成天线并向外辐射。接收链路中，由振荡器产生并放大变频到300GHz的射频信号作为本振信号传送到零拍频混频器中，通过与集成天线经过天线耦合器接收到发射链路辐射出并被反射的射频信号进行混合下变频，获得中频输出信号；振荡器与32分频器以及外部的锁相环电路构成反馈调节电路，通过外部输入的调谐信号控制，可以实现频率调制连续波(FMCW)雷达工作模式，如果固定振荡器频率，可以实现连续波(CW)雷达工作模式)；其中透镜天线4固定在镜头架3上，与安装在电路板立体构件5上的雷达前端集成芯片6保持固定的微小距离，镜头架3安装在外壳1内部，并通过压接方式与外壳1固定，且在透镜天线4安装过程中，需采用光学方法根据透镜天线进行精确定位，才能实现集成芯片6上天线与透镜天线4的良好匹配，保证雷达传感器性能的稳定。电路板立体构件5由六块电路板拼接组成长方体形式以实现产品的小型化。电路板立体构件5外侧四周有绝缘衬套8，与尾部衬套9以及尾罩10一起，将电路立体构件5固定在外壳1内部。尾罩10另一端有连接孔，可以连接USB接头，也可以根据需要替换成其他的连接接口形式。外壳1外侧加工有螺纹，可通过螺纹与支撑架2连接，由锁紧环11进行固定，支撑架2上开有连接用的安装孔，可以将整个雷达传感器固定在应用平台上。根据实际需求，外壳1上还可以方便的连接扩展天线或其他附加装置。

如图4所示，电路板立体构件5由六块电路板构成，六块电路板拼接成长方体样式以缩小产品体积，电路板拼接处通过焊接方式实现固定和电路连通。雷达前端集成芯片6安装在前端射频电路板51上，USB接口插座安装在接口电路板52上；

如图5、图6和图7所示，300GHz雷达传感器、待测香烟、香烟传送带12和可调底座13构成了烟嘴爆珠检测系统中的检测部分；其中300GHz雷达传感器可以通过可调底座13调节300GHz雷达传感器的高度和水平度，使得300GHz雷达传感器能够与香烟传送带12中的待测香烟保持同心状态，并保持特定的距离，使电磁波波束正好能穿过其烟嘴部分；调节时：分别转动底板21四个安装孔位置的第二螺母134和第三螺母135，使得底板21能够沿着螺栓133上下滑动，从而调节300GHz雷达传感器的高度和水平度；然后将300GHz雷达传感器通过信号线与外部电脑处理系统电连接，从而能够将检测获得的信息通过信号线传送到电脑处理系统进行快速处理，并通过后续装置的联动剔除出漏放爆珠的香烟，完成生产检测的闭环。

300GHz雷达传感器的性能及工作原理如下：300GHz雷达传感器其工作频段高，其波长达到1mm，基本达到毫米波高段，开始表现出亚毫米波准光系统特性。工作频宽达到40GHz，对于FMCW类雷达传感器来说，工作带宽与探测精度是密切相关的。同时，在相同条件下，更高频率的雷达传感器能够达到更高的分辨率，对于被测物体的微小距离变动也有更高的敏感性；

对于工业测量来说，相比于低频率产品，300GHz雷达传感器能够在相同的口径下实现更小的雷达波束角，因此在其他产品难以实现性能的狭小空间中也能实现较好的性能；

而针对于烟嘴爆珠检测系统，首先，由于过滤棉为蓬松非金属固体，其相对介电常数较低，容易被毫米波等高频段电磁波穿透，对电磁波波束基本不产生影响；而爆珠是由塑料密封的液体，相对介电常数较大，与过滤棉对比差异较大，且对电磁波有比较明显的反射现象，从而使300GHz电磁波可以穿透包裹爆珠的过滤棉而无法穿透爆珠，实现烟嘴爆珠的检测；

且300GHz电磁波频率高，波长短，频带宽，有足够的分辨率保证爆珠的检测精度；同时其波束角小，能量集中，抗干扰能量更强；同时由于300GHz电磁波属于非电离辐射，不存再X射线那种电离辐射源污染或泄露的风险，不会产生额外的成本。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种300GHz雷达传感器，其特征在于：包括内部中空的外壳（1）和支撑架（2），所述外壳（1）内部设置有探测组件和电路板组件，所述探测组件设置在外壳的前端，所述电路板组件设置在外壳（1）后端，所述外壳（1）贯穿支撑架（2）内腔并与支撑架（2）螺纹连接；

所述探测组件包括镜头架（3），所述镜头架（3）通过压接方式安装在外壳（1）内部，所述镜头架（3）上安装有透镜天线（4），且透镜天线（4）为高阻硅平凸透镜天线，所述透镜天线（4）靠近外壳（1）前端；

所述电路板组件包括由六块电路板拼接形成类长方体的电路板立体构件（5），所述电路板立体构件（5）的前端电路板连接有集成芯片（6），所述集成芯片（6）与透镜天线（4）之间设有间距，所述电路板立体构件（5）的后端电路板连接有接口插座（7）。

2.根据权利要求1所述的一种300GHz雷达传感器，其特征在于：所述电路板组件还包括绝缘衬套（8）和尾部衬套（9），所述绝缘衬套（8）套设在电路板立体构件（5）外壁，所述尾部衬套（9）套设在电路板立体构件（5）的后端，所述电路板立体构件（5）通过绝缘衬套（8）和尾部衬套（9）安装在外壳（1）内部。

3.根据权利要求1所述的一种300GHz雷达传感器，其特征在于：所述电路板立体构件（5）包括射频电路板（51）、接口电路板（52）、第一雷达信号处理电路板（53）、第二雷达信号处理电路板（54）、第三雷达信号处理电路板（55）和第四雷达信号处理电路板（56），所述射频电路板（51）、接口电路板（52）、第一雷达信号处理电路板（53）、第二雷达信号处理电路板（54）、第三雷达信号处理电路板（55）和第四雷达信号处理电路板（56）相互焊接形成类长方体结构，所述射频电路板（51）与集成芯片（6）相连接，所述接口电路板（52）与接口插座（7）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种300GHz雷达传感器，其特征在于：所述外壳（1）后端螺纹可拆连接有尾罩（10），所述尾罩（10）开设有与接口插座（7）相互配合的连接口。

5.根据权利要求1所述的一种300GHz雷达传感器，其特征在于：所述外壳（1）外壁开设有外螺纹，所述外壳（1）外壁螺纹连接有两组锁紧环（11），且两组锁紧环（11）分别位于支撑架（2）两侧。

6.根据权利要求1所述的一种300GHz雷达传感器，其特征在于：所述支撑架（2）包括底板（21）和竖板（22），所述竖板（22）垂直安装在底板（21）顶部，所述竖板（22）贯穿开设有与外壳（1）相互配合的螺纹孔，所述底板（21）开设有安装孔，且安装孔位于底板（21）四角。

7.一种烟嘴爆珠检测系统，其特征在于：包括权利要求1-6任意一项所述的300GHz雷达传感器和香烟传送带（12），所述香烟传送带（12）上放置有待测香烟，所述300GHz雷达传感器与香烟传送带（12）之间设有距离，且300GHz雷达传感器的前端朝向香烟传送带（12），所述300GHz雷达传感器后端的接口插座（7）插接有信号线，且300GHz雷达传感器通过信号线与外部电脑处理系统电连接。

8.根据权利要求7所述的一种烟嘴爆珠检测系统，其特征在于：还包括可调底座，所述可调底座（13）安装在300GHz雷达传感器的支撑架（2）底部，所述可调底座（13）用于调整300GHz雷达传感器的高度和水平度使得300GHz雷达传感器能够与待测香烟保持同心状态。

9.根据权利要求8所述的一种烟嘴爆珠检测系统，其特征在于：所述可调底座（13）包括安装板（131），所述安装板（131）顶部对应底板（21）安装孔的位置固接有第一螺母（132），所述第一螺母（132）内腔螺接有螺栓（133），所述螺栓（133）顶部穿过底板（21）安装孔内腔，所述螺栓（133）外壁螺接有第二螺母（134）和第三螺母（135），所述第二螺母（134）与底板（21）底部相抵接，所述第三螺母（135）与底板（21）顶部相抵接。

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