[发明专利]一种基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置

说明书

本发明属于微波热声检测技术领域，具体涉及一种基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置。本发明包括微波发生器和热声信号采集及成像装置；所述微波发生器包括微波源和天线；所述热声信号采集及成像装置包括超声换能器、放大器、数据采集卡和计算机，所述计算机内置有图像重构软件；通过将微波信号辐照至样品产生热声信号，再采集热声信号从而实现成像。本发明能实现非接触式的、无损的雪花牛肉成像，同时不仅可以对雪花牛肉进行无损分级，还可以为牛肉养殖企业提供参考建议。

技术领域

本发明属于微波热声检测技术领域，具体涉及一种基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置。

背景技术

微波热声技术是在二十世纪六七十年代开始发展起来的一项新技术，目前已在化学、新材料、微电子等领域得到广泛应用，其主要应用领域包括微波消融，微波热成像等。当用高频脉冲信号激励被测物体时，由于吸收了高能量的微波会使得该物体发热，由于激励频率较高，物体呈现一定周期性的温度变化，并且物体会受热膨胀，导致空间压力产生周期性变化规律，即产生声波。这种温度变化转换为超声波形式的过程，称为热声效应。

热声效应可以广泛利用于微波热声成像。微波加热成像样品时，样品受热产生超声波，产生的热声信号携带了目标的介质特性等相关信息。通过超声换能器对平面各个坐标点进行探测，就可以获得相应位置的热声信号。获得的热声信号经过放大器放大后传输至数据采集卡，再通过计算机中的图像重构软件对信号进行处理分析，就可得到成像样品所携带的能量信息，进行图像重建。

发明内容

本发明是针对目前采用传统直接观察法对雪花牛肉进行分级时，需将肉牛屠宰后观测的弊端，提出基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置，其特征在于，包括微波发生器和热声信号采集及成像装置；所述微波发生器包括微波源和天线；所述热声信号采集及成像装置包括超声换能器、放大器、数据采集卡和计算机，所述计算机内置有图像重构软件；

所述微波源用于产生微波信号；所述天线将微波信号辐照至成像样品，激发成像样品产生热声信号；所述超声换能器用于接收和采集热声信号；所述放大器将热声信号进行放大处理；所述数据采集卡用于对放大后的热声信号进行数据处理分析，通过计算机的图像重构软件显示样品图像。

进一步的，所述超声换能器为线性超声探头、凸面超声探头、相控阵超声探头、脉冲回波式探头、多元线性阵列超声探测器和多元环形阵列超声探测器中的一种。

进一步的，所述微波源的工频频率为0.001～300GHz，功率为1～1000kW，脉冲宽度为 0.1～1000ns，脉冲重复频率为1～1000Hz。

进一步的，所述天线为偶极子天线、喇叭天线、螺旋天线、贴片天线、开口波导天线、 Vivaldi天线和介质填充天线中的一种。

本发明的有益效果为：能实现非接触式的、无损的雪花牛肉成像，同时不仅可以对雪花牛肉进行无损分级，还可以为牛肉养殖企业提供参考建议(如延长放牧实验提高体脂率，或者喂养精饲料提高瘦肉率等)，有助于提高雪花牛肉产出率，促进市场良性发展。

附图说明

图1为本发明提供的基于微波热声技术的雪花牛肉成像装置结构图；

图2为本发明提供的基于微波热声技术的雪花牛肉成像方法流程图；

图3为对美国prime级红标肥牛第一位置进行微波热声成像示意图；

图4为对美国prime级红标肥牛第二位置进行微波热声成像示意图；

图5为对美国prime级红标肥牛第三位置进行微波热声成像示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案进行详细描述：