[发明专利]一种基于毫米波的颗粒异物检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于安检设备技术领域，尤其涉及一种用于食品、药品生产流水线上的非金属及金属颗粒异物检测的毫米波检测装置及方法。

背景技术

通常认为毫米波频率范围为30～300GHz，微波频率范围为300M～30GHz之间。在相同天线尺寸下，毫米波的波束要比微波的波束窄得多，因而具有较高的分辨率。

在食品和药品的加工过程中，经常会遇到颗粒异物不经意混入食品和药品中的情况，非金属(如玻璃、塑料等)、碎片金属(铁、不锈钢、铜、铝箔等)异物会对人体造成伤害，必须采取措施予以剔除。

根据检测对象和检测技术的差异，食品与药品异物的检测方法主要分为三类。第一类通过颗粒异物和产品的尺寸或重量不同来检测松散产品中混合金属异物的技术。如面粉工业中的过筛和蔬菜加工中的浮选技术，该领域的进一步研究和发展的前景是有限的。第二类是根据形状或颜色分析来检测松散产品中混合金属异物的技术，这主要是光学检测技术。第三类检测方法是利用电磁感应原理，把铜线缠绕在铁心上组成发射线圈和接收线圈。将二者相对放置，当混有金属异物的产品从中间通过时，通过检测磁场的变化来检测金属异物。

我国目前针对食品、药品中混杂颗粒异物的检测方法，大多采用金属检测器、即电磁感应的方法，不仅不能够检测非金属颗粒异物，还由于金属颗粒异物的性质，使用上具有一定的局限性。

金属颗粒异物检测机的精确性和可靠性取决于电磁发射器频率的稳定性，一般使用从80到800kHz的工作频率。工作频率越低，对铁的检测性能越好；工作频率越高，对高碳钢的检测性能越好。因此，针对不同的金属颗粒异物，现行的金属异物检测机有不同的划分：全金属异物检测机可以检测到铁、不锈钢、铜、铝等所有金属；铁金属异物检测机可以检测到铁质金属，对非铁金属颗粒异物无能为力；铝箔金属异物检测机能检测到铁质金属，也检测到铝箔。因此，在具体的金属颗粒异物检测时，用户必须根据产品中所混杂的金属颗粒异物的材质，选用不同的金属异物检测技术。

综上所述，现行的金属颗粒异物检测技术在下述两个方面有局限：

1.不能检测现代社会越来越普遍的非金属颗粒异物。

2.针对不同的金属颗粒异物材质，必须有针对性的选择相应的金属异物检测机，技术应用的普适性较差。

在国外，已发展了多种食品、药品中进行金属、非金属异物检测的新技术，如X射线检测技术，它以辐射成像技术为核心，集电子技术、计算机技术、信息处理技术、控制技术和精密机械技术于一体，可以检测大多数食品、药品中的异物。但该技术无疑会带来检测人员的辐射安全损害，不为公众接受，只能应用在特定的场所。红外成像的检测技术的局限在于，需要将产品铺成薄薄的一片，没有堆积。否则，红外有限的穿透力，不足以穿透药品或食品，发现其下隐匿的非金属、金属颗粒异物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于毫米波的颗粒异物检测装置及方法，在准确程度上、使用方便性上、普适性上，更利于大规模推广使用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于毫米波的颗粒异物检测装置，包括工作于毫米波频率的毫米波接收机阵列和工作于微波频率的微波辐照源阵列；

所述微波辐照源阵列用于向待检物发射微波；

所述毫米波接收机阵列用于接收待检物的反射或散射微波能量中的毫米波谐波分量能量并据此判断待检物中是否有颗粒异物。

进一步地，所述毫米波接收机阵列包括呈一维线性阵列排列的若干个毫米波接收机，所述微波辐照源阵列包括呈一维线性阵列排列的若干个微波辐照源。

更进一步地，所述毫米波接收机包括依次连接的毫米波接收天线、毫米波低噪声放大器、毫米波检波器、放大器、处理器和指令器，所述处理器用于根据接收的毫米波谐波分量能量判断待检物中是否存在颗粒异物，所述指令器用于当处理器判断待检物中存在颗粒异物时发送处理指令。

更进一步地，所述微波辐照源包括依次连接的微波发射天线、功率放大器、微波源、噪声调制器组成。

一种利用上述基于毫米波的颗粒异物检测装置的颗粒异物检测方法，包括以下步骤：

S1待检物进入装置的检测区域；

S2所述微波辐照源阵列向待检物辐照微波，毫米波接收机阵列接收待检物的反射或散射微波能量中的毫米波谐波分量能量并据此判断待检物中是否存在颗粒异物。

需要说明的是，步骤S2中，所述微波辐照源阵列向待检物辐照微波具体为：