[发明专利]一种太赫兹准光检测装置及非金属管道检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹准光检测装置，实现对PE等非金属材料内部结构无损检测，并进一步提供非金属管道检测系统和方法，实现对非金属管道的检测。所述非金属管道检测系统包括太赫兹准光检测装置、上位机、位移控制装置；所述太赫兹准光检测装置包括一级辐射源模块、倍频器模块、柱状透镜天线、太赫兹探测器、信号控制处理模块和辐射天线模块。本发明采用太赫兹技术可以很容易的穿透PE等非金属管道材料，对其内部结构进行探测，检测装置和系统可分辨毫米大小的缺陷，而且由于其波长远远大于射线，光子能量较低，对人体没有电离辐射。

技术领域

本发明属于太赫兹无损检测技术领域，尤其涉及一种非金属管道的无损检测装置。

背景技术

聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)材料等非金属管道由于其强度高、耐腐蚀、无毒等特点，是替代普通金属管道的理想管材，被广泛应用于给水、能源等领域。

我国非金属管道发展很快，使用率在不断提高。据统计仅在2015年度，我国聚乙烯(PE)燃气管材新增使用量已超过130万吨，其市场需求量还在快速增长。目前常用作燃气管道的聚乙烯材料主要为PE80和PE100两种型号。

在非金属管生产或者使用过程中，为保证安全性，需要对非金属管道进行质量检测，现有非金属管道检测方法主要是超声波检测，其在非金属管道检测过程中，受外部环境影响极为明显，检测误差较大，成功率不高，难以保证PE管道使用安全。

太赫兹(Terahertz)波通常指的是波长在30μm-3mm(即频率为0.1THz-10THz)区间的电磁波，其频段位于微波和红外光之间，具有很多独特的优势，例如高透性、低能量性、选择吸收性等。太赫兹波对聚乙烯等非金属材料具有可穿透的特性，所以使用太赫兹对其进行检测是一个较好的选择，但目前还未见相关技术应用的报道。

发明内容

本发明需解决的技术问题是提供一种太赫兹准光检测装置，实现对PE等非金属材料内部结构无损检测，并进一步提供非金属管道检测系统和方法，实现对非金属管道的检测。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种太赫兹准光检测装置，采取技术方案如下：

所述太赫兹准光检测装置包括一级辐射源模块、倍频器模块、柱状透镜天线、太赫兹探测器、信号控制处理模块和辐射天线模块；

所述一级辐射源模块为一级辐射源，用于产生太赫兹基波辐射；

所述倍频器模块用于将一级辐射源产生的太赫兹基波辐射频率倍频到太赫兹波段；

所述辐射天线模块为太赫兹组合天线，由太赫兹对角天线和柱状透镜天线组成，将两种天线进行功能组合实现对太赫兹波的光路调制；

所述太赫兹探测器包括线型检测成像阵列芯片、放大调理电路阵列芯片，所述线性检测成像阵列芯片主要用于将接收到的太赫兹光信号转化为电信号，所述放大调理电路阵列芯片对转化的电信号进行放大调理；

所述信号控制处理模块用于对太赫兹探测器检测转化的电信号进行调理、采集、处理后，输出到上位机。

进一步地，所述信号控制处理模块包括信号调理子模块、信号采集子模块、算法子模块，分别对太赫兹探测器检测获得信号进行调理、采集、处理以及对系统各分机的工作时序进行控制。

所述信号调理子模块对太赫兹探测器检测转化到的电信号进行放大滤波处理；

所述信号采集子模块对经过调理子模块处理过的电信号进行采集，并将采集到的信号传输至算法子模块；

所述算法子模块对接收到的采集信号进行处理，包括信号滤波、信号降噪、像元补偿、图像增强、图形拼接以及图形输出。

本发明基于太赫兹准光检测装置，提出了一种非金属管道检测系统，采取技术方案如下：