超宽带检测与成像技术研究
本文选题:超宽带 + 定性分析 ; 参考:《浙江大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着人类社会经济的高速发展,特别是"数字地球"、"智慧地球"概念提出后,检测和成像技术及其相关仪器的开发成为全球性研究热点,尤其是非接触式(甚至遥测、遥感)检测和成像技术及仪器,因其在不接触被测物质情况下,就可以获得物质各种参数信息的本征技术优势,进而成为国内外研究快速发展的新兴领域,其中基于电磁波谱技术(包括THz和微波)的非接触检测和成像技术及仪器研究更是备受青睐。传统的微波测量技术基本都采用点频或者窄带微波辐射,信息获取量有限,而超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术作为新兴的微波技术,传输不用载波,不需要复杂的调制方法,直接使用窄脉冲传输,因此超宽带技术具有高带宽、低延迟、穿透性强、分辨率高、功耗低、设备结构简单等无法比拟的本征优势,近年来超宽带技术在雷达跟踪、精确定位和无线通信方面有着广泛研究和良好的应用前景。但是利用超宽带技术进行物质定性定量分析以及包含物质属性成像的研究鲜有报道,本文原创性地开展超宽带检测和成像技术研究,主要研究内容有:一、超宽带技术关键部件特性研究:超宽带发射模块脉冲辐射时域、频域特性研究;二、超宽带检测技术研究:气溶胶、水溶液、有机溶液的溶剂相超宽带特性检测研究;食用油等待测物质的超宽带定性分析研究;电解质浓度(离子强度)超宽带定量分析研究;三、超宽带成像技术研究:BP-ISAR超宽带成像技术和条件优化研究;非可视物体超宽带成像技术研究;多相混合物超宽带成像及相含率检测技术研究;四、超宽带检测成像装置研发。本论文主要研究成果和创新点如下:1.系统研究了超宽带发射谱,提出了一种时间高精度控制的超宽带辐射时域频域性能分析方法;2.针对气溶胶、水溶液、有机溶液的溶剂相进行研究,提出了空气、水、乙醇和三种食用油的超宽带定性分析方法;3.以氯化钠水溶液为检测对象,研究了电解质浓度(离子强度)超宽带定量分析方法;4.开展了非可视物超宽带成像检测技术和方法研究;5.提出了一个基于材料属性的后向投影逆合成孔径雷达成像算法(MP-BP-ISAR,Material Properties-Back Projection-Inverse Synthetic Aperture Radar),并基于MP-BP-ISAR算法进行多相混合物相含率检测方法研究;6.搭建了超宽带透射分析和反射成像检测装置。
[Abstract]:With the rapid development of human society and economy, especially the concept of "digital earth" and "intelligent earth", the development of detection and imaging technology and its related instruments has become a global research hotspot, especially non-contact (or even telemetry). Remote sensing) detection and imaging techniques and instruments, because they can obtain the intrinsic technical advantages of material parameters information without contact with the measured material, and thus become a new field of rapid development of research at home and abroad. Non-contact detection, imaging and instrument research based on electromagnetic spectrum (including THz and microwave) are more and more popular. The traditional microwave measurement technology basically uses the point frequency or narrow band microwave radiation, the information acquisition quantity is limited, while the ultra-wideband Ultra-Wideband UWB technology as the emerging microwave technology, does not need the carrier wave transmission, does not need the complex modulation method. The UWB technology has the advantages of high bandwidth, low delay, strong penetrability, high resolution, low power consumption, simple equipment structure and so on. In recent years, UWB technology has been used in radar tracking. Precise location and wireless communication have a wide range of research and good application prospects. However, there are few reports on the qualitative and quantitative analysis of materials using UWB technology and the study of material attribute imaging. This paper has carried out the original research on UWB detection and imaging technology. The main research contents are as follows: 1. Study on the characteristics of the key components of UWB technology: UWB emission module pulse radiation time domain, frequency domain characteristics, UWB detection technology research: aerosol, aqueous solution, organic solution of the solvent phase UWB characteristics; UWB qualitative Analysis of Edible Oil waiting material; quantitative Analysis of electrolyte concentration (Ion strength) Ultra-Wideband; third, Ultra-Wideband Imaging Technology Research and condition Optimization of BP-ISAR; Research on UWB imaging technology for non-visual objects; UWB imaging for multiphase mixtures and phase holdup detection technology; fourth, development of UWB imaging device for UWB detection. The main achievements and innovations of this thesis are as follows: 1. UWB emission spectrum is studied systematically, and a time-high-precision time-domain performance analysis method for UWB radiation is proposed. Based on the study of the solvent phase of aerosol, aqueous solution and organic solution, an ultra-wideband qualitative analysis method for air, water, ethanol and three kinds of edible oil was proposed. The method of ultrawideband quantitative analysis of electrolyte concentration (ion strength) was studied with sodium chloride aqueous solution as the object of detection. The detection technology and method of non-visual object UWB imaging are studied in this paper. A backprojection inverse synthetic aperture radar (SAR) imaging algorithm based on material properties is proposed, and the phase holdup detection method of multiphase mixtures based on MP-BP-ISAR algorithm is studied. UWB transmission analysis and reflection imaging detection device are built.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN015
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,本文编号:1941607
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