一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置

摘要

本发明公开了一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，属于太赫兹成像技术领域，包括转动组件、开关控制组件、测试校准组件、触发开关组件，所述开关控制组件与所述转动组件连接，所述触发开关组件与太赫兹成像仪电连接，通过调节所述开关控制组件的位置使所述触发开关组件开闭，控制切换太赫兹成像仪的工作模式与转动组件的运动过程，所述测试校准组件与所述转动组件连接。本发明通过电机、支架、限位开关等组件的巧妙设置，能够方便地对太赫兹成像仪探测器阵列进行校准，操作更加方便；并且采用太赫兹成像仪内部校准的方式，摆脱外部辅助设备，同时大大降低对均匀太赫兹视场环境的依赖，填补了对太赫兹成像仪探测器阵列校准方面的空白。

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹成像技术领域，具体涉及一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置。

背景技术

被动式太赫兹成像仪已广泛应用于地铁、火车站、大型展会等公共场所的安检安防领域。受限于太赫兹探测器的技术发展与生产成本，目前被动式太赫兹成像仪多使用单元探测器，线性拼接成探测器阵列，另加一维扫描的形式，来获取人体等被测目标的全视场图像。

探测器输出电压一般可表述为y＝kx+b的形式，其中，y为探测器输出电压，k为响应系数，x为输入太赫兹辐射功率，b为探测器背景噪声。对于目前的太赫兹波段探测器，不同的探测器之间k值差异不大且较为稳定，但b值差异较大，且随时间漂移较大，对成像效果影响较大。

为了减小此影响，可在太赫兹成像仪视场中放置太赫兹辐射较为均匀的背景板，或者寻找太赫兹成像仪视场中辐射较为均匀的区域，获取校准数据，计算探测器阵列中的不同探测器的相对b值。对于第一种方法，需要外部设备辅助，增加设备复杂度；对于第二种方法，需要太赫兹成像仪视场较为均匀，限制了使用环境。显然，上述两种方法都不利于太赫兹成像仪的外场铺设与使用。

对于可见光、红外光成像仪，多使用机械快门对阵列探测器进行校准。但是对于太赫兹成像仪，目前尚未见到相关文献对校准方式进行介绍。因此，提出一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决对太赫兹成像仪探测器阵列的校准，提供了一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，也可称为一种太赫兹成像仪机械快门。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括转动组件、开关控制组件、测试校准组件、触发开关组件，所述开关控制组件与所述转动组件连接，所述触发开关组件与太赫兹成像仪电连接，通过调节所述开关控制组件的位置使所述触发开关组件开闭，控制切换太赫兹成像仪的工作模式与转动组件的运动过程，所述测试校准组件与所述转动组件连接。

更进一步地，所述开关控制组件包括第一开关挡片、第二开关挡片，所述第一开关挡片、所述第二开关挡片随所述转动组件转动至不同位置控制太赫兹成像仪的工作模式与转动组件的运动过程。

更进一步地，所述触发开关组件包括第一限位开关与第二限位开关，所述第一限位开关被所述第一开关挡片遮挡时，控制所述转动组件停止转动，同时触发太赫兹成像仪采集校准数据，所述第二限位开关被所述第二开关挡片遮挡时，控制所述转动组件停止转动，同时触发太赫兹成像仪采集图像数据。

更进一步地，所述测试校准组件包括太赫兹吸波材料板与支架，所述太赫兹吸波材料板设置在所述支架的一端。

更进一步地，所述测试校准组件还包括探测器挡板，所述太赫兹吸波材料板通过所述探测器挡板与所述支架连接。

更进一步地，在太赫兹成像仪采集校准数据时所述探测器挡板完全遮挡太赫兹成像仪的探测器阵列。

更进一步地，所述转动组件包括转轴、电机，所述支架的另一端与所述转轴连接，所述电机通过联轴器与所述转轴的端部连接，驱动所述转轴转动。

更进一步地，所述第一开关挡片、所述第二开关挡片均设置在所述转轴上。

更进一步地，所述电机为步进电机或伺服电机。

更进一步地，所述电机加速与减速过程均采用Logistic函数脉冲驱动。

本发明相比现有技术具有以下优点：该太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，通过电机、支架、限位开关等组件的巧妙设置，能够方便地对太赫兹成像仪探测器阵列进行校准，操作更加方便；并且采用太赫兹成像仪内部校准的方式，摆脱外部辅助设备，同时大大降低对均匀太赫兹视场环境的依赖，填补了对太赫兹成像仪探测器阵列校准方面的空白，值得被推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例二中校准装置校准数据采集位示意图；

图2为本发明实施例二中校准装置图像数据采集位示意图；

图3为本发明实施例二中校准装置的俯视图；

图4为本发明实施例二中校准转置电机的一种转速时序图；

图5为本发明实施例二中校准装置电机的运动角度时序图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本实施例提供一种技术方案：一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，包括转动组件、开关控制组件、测试校准组件、触发开关组件，所述开关控制组件与所述转动组件连接，所述触发开关组件与太赫兹成像仪电连接，通过调节所述开关控制组件的位置使所述触发开关组件开闭，控制切换太赫兹成像仪的工作模式与转动组件的运动过程，所述测试校准组件与所述转动组件连接。

更进一步地，所述开关控制组件包括第一开关挡片、第二开关挡片，所述第一开关挡片、所述第二开关挡片随所述转动组件转动至不同位置控制太赫兹成像仪的工作模式与转动组件的运动过程。

更进一步地，所述触发开关组件包括第一限位开关与第二限位开关，所述第一限位开关被所述第一开关挡片遮挡时，控制所述转动组件停止转动，同时触发太赫兹成像仪采集校准数据，所述第二限位开关被所述第二开关挡片遮挡时，控制所述转动组件停止转动，同时触发太赫兹成像仪采集图像数据。

更进一步地，所述测试校准组件包括太赫兹吸波材料板与支架，所述太赫兹吸波材料板设置在所述支架的一端。

更进一步地，所述测试校准组件还包括探测器挡板，所述太赫兹吸波材料板通过所述探测器挡板与所述支架连接。

更进一步地，在太赫兹成像仪采集校准数据时所述探测器挡板完全遮挡太赫兹成像仪的探测器阵列。

更进一步地，所述转动组件包括转轴、电机，所述支架的另一端与所述转轴连接，所述电机通过联轴器与所述转轴的端部连接，驱动所述转轴转动。

更进一步地，所述第一开关挡片、所述第二开关挡片均设置在所述转轴上。

更进一步地，所述电机为步进电机或伺服电机。

更进一步地，所述电机加速与减速过程均采用Logistic函数脉冲驱动。

更进一步地，当成像仪处于图像数据采集模式时，电机静止，探测器挡板不遮挡探测器阵列，图像数据采集位限位开关处于触发态，且校准数据采集位限位开关处于非触发态。当成像仪发送校准指令后，电机启动，首先以加速Logistic函数脉冲驱动加速运动，然后以减速Logistic函数脉冲驱动减速运动，直至图像数据采集位限位光电开关处于非触发态，且校准数据采集位限位开关处于触发态，电机停转，此时，探测器挡板完全遮挡探测器阵列，成像仪采集一定时长校准数据。校准数据采集时长到达后，电机启动，转向反向，首先以加速Logistic函数脉冲驱动加速运动，然后以减速Logistic函数脉冲驱动减速运动，直至图像数据采集位限位光电开关处于触发态，且校准数据采集位限位开关处于非触发态，电机停转，成像仪恢复至图像数据采集模式，完成一次校准周期。

实施例二

如图1～5所示，本实施例提供一种太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，包括探测器阵列1、太赫兹吸波材料板2、探测器挡板3、支架4、转轴5、第一开关挡片6、第一限位开关7、第二开关挡片8、第二限位开关9、安装座10、电机11、联轴器12。

所述安装座10固定安装在所述探测器阵列1的一侧指定位置，用于固定所述第一限位开关7、所述第二限位开关9的位置。所述太赫兹吸波材料板2由太赫兹吸波材料制成，通过所述探测器挡板3与所述支架4连接，所述太赫兹吸波材料板2粘贴在所述探测器挡板3上。所述探测器挡板3用于遮挡所述探测器阵列1(探测器挡板3遮挡探测器阵列1的主要作用为屏蔽外界太赫兹辐射，排除y＝kx+b中kx的影响，进而确定相对b值)，所述支架4用于支撑所述探测器挡板3与所述太赫兹吸波材料板2，所述太赫兹吸波材料板2用于为所述探测器阵列1中的每个探测器提供较为一致的辐射输入，方便后续校准工作。所述支架4的上部与所述转轴5连接，所述转轴5通过所述联轴器12与电机11的输出连接，所述第一开关挡片6、所述第二开关挡片8与所述转轴5固定，在所述转轴5带动支架4转动的过程中，所述第一开关挡片6、所述第二开关挡片8随着转动，从而陆续遮挡不同的限位开关，触发太赫兹成像仪的不同命令，完成校准数据与图像数据的采集工作。所述第一限位开关7、所述第二限位开关9均与所述太赫兹成像仪电连接。

图1为所述校准装置校准数据采集位示意图，所述第二开关挡片8随转轴5转动至遮挡第二限位开关9的位置，同时，所述第一开关挡片6不遮挡所述第一开关挡片6，电机11停止转动，触发太赫兹成像仪校准数据采集命令，太赫兹成像仪信号采集卡接收到校准数据采集命令后，开始采集校准数据，并上传至处理软件，计算不同通道之间的相对b值。

图2为所述校准装置图像数据采集位示意图，太赫兹成像仪采集一定时长校准数据后，控制电机11反向转动，直至所述第一开关挡片6转动至遮挡所述第一限位开关7处，同时，所述第二开关挡片8不遮挡所述第二限位开关9，电机11停止转动，触发太赫兹成像仪图像数据采集命令。太赫兹成像仪信号采集卡接收到图像数据采集命令后，开始采集图像数据，并上传至处理软件，处理显示。由于不同通道之间的相对b值已经由校准数据计算得到，则原始图像数据y＝kx+b中的b已知，可直接减去，得到处理之后的图像数据y’＝kx，且不同通道之间k值差异较小，可以得到y’正比于x，即处理之后的图像数据仅与入射太赫兹辐射x相关，从而对探测器阵列实现了校正。

校准数据与图像数据交替采集，进而实现探测器阵列响应的校准。

电机11加速与减速过程采用Logistic函数脉冲驱动，解决相同脉冲频率驱动，由于过大的启动速度与急停引起的电机丢步、堵转、机械噪音与抖动大等问题。

加速曲线方程由下式给出：

其中，ΔF＝F

对应的，电机11减速段，曲线方程可以表示为下式：

在加速与减速运动过程中间，设置恒定脉冲频率，控制电机匀速转动。

图4为所述校准装置电机转速时序的一种实施例，整个电机运动过程分为(1)图像数据采集位转动至校准数据采集位、(2)校准数据采集段、(3)校准数据采集位转动至图像数据采集位三个过程。在过程(1)中，电机11由静止状态通过加速曲线脉冲控制，约耗时10ms加速至最大转速，然后以最大转速转动约60ms，最后通过减速曲线脉冲控制减速，约减速10ms后，第二开关挡片8遮挡第二限位开关9，一方面停止电机11转动；一方面触发成像仪采集校准数据，即过程(2)，耗时约20ms。过程(3)中，电机11由静止状态通过加速曲线脉冲控制，约耗时10ms加速至最大转速，然后以最大转速转动约60ms，最后通过减速曲线脉冲控制减速，约加速10ms后，第一开关挡片6遮挡第一限位开关7，一方面停止电机11转动，一方面触发成像仪采集图像数据。每个过程电机转动的角度由图4给出。

综上所述，本实施例的太赫兹成像仪探测器阵列校准装置，通过电机、支架、限位开关等组件的巧妙设置，能够方便地对太赫兹成像仪探测器阵列进行校准，操作更加方便；并且采用太赫兹成像仪内部校准的方式，摆脱外部辅助设备，同时大大降低对均匀太赫兹视场环境的依赖，填补了对太赫兹成像仪探测器阵列校准方面的空白，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。