单点探测被动毫米波成像系统设计

第39卷 第11期 红 外 技 术 V ol.39 No.11 2017年11月 Infrared Technology Nov. 2017 979

〈系统与设计〉

单点探测被动毫米波成像系统设计

李志豪，刘伟豪，李维姣，丁志平

（公安部第三研究所，上海 200031）

摘要：被动毫米波成像是公共安全检查的一个重要发展方向，目前国内外主要集中在纯反射系统的多元探测成像，以及采用透射形式的阵列探测成像两个领域。本文采用单点探测加扫描的形式，设计完成一套低成本近场被动毫米波成像系统，实现探测距离1.5 m 、成像范围1.2 m ×1.2 m 、空间分辨率优于1.5 cm 。该系统可应用于各公共检查场所，实现非接触式安全检查。

关键词：高斯波束；准光路系统；毫米波成像；单点探测

中图分类号：TN015，TB811+.3 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2017)11-0979-04

Single Detector Passive Millimeter Wave Imaging System

LI Zhihao ，LIU Weihao ，LI Weijiao ，DING Zhiping

（The Third Research Institute of The Ministry of Public Security of P.R .C , Shanghai 200031, China ）

Abstract ：Passive millimeter wave imaging is an important application in the field of public security. Recently, researchers have concentrated their efforts on the reflex system with FPA, which involves high costs and increased difficulties in building off-axis paraboloidal mirrors of large enough dimensions. In this article, we present a passive millimeter wave imaging system with one HDPE lens and a single detector, which can produce an image within a range of 1.5 m, with an imaging area of 1.2 m ×1.2 m, and having a resolution greater than 1.5 cm. This system can be applied to public security and allows for non-contact safety inspections.

Key words ：geometrical optics ，Gaussian beam ，quasi-optical system ，millimeter imaging

0 引言 毫米波成像可以透过人体衣物或箱包查看藏匿

的金属、陶瓷、爆炸物等，其无辐射不会对生物组织造成破坏的特点，更是能够保证被检人员尤其是长期从事设备操作安检人员的身体健康。目前，公共安全检查领域主要采用近场探测方式，在几米范围内对人

体进行检测，其根据成像方式的不同，又可分为纯反射和投透射种形式[1-2]。其中反射形式采用大口径离轴

抛物面镜，以及偏振系统进行扫描，结构简单，但对

于镜面加工要求较高、价格不菲，而偏振系统的控制也是一大难点[3]；透射形式则可以精简扫描系统，直接采用太赫兹介质透镜和平面扫描即可实现成像，但目前也主要采用多探测器。针对以上问题，本文设计了一套350 mm 口径HDPE （高密度聚乙烯材料）透镜配合平面反射镜扫描系统和单点探测器，初步实现

了1.5 m 范围内的辐射成像，成像范围1.2 m ×1.2 m ，空间分辨率优于1.5 cm ，在保证透视效率的前提下降低了成本，更贴合实际应用。

1 扫描系统和探测器设计 1.1 准光学系统设计

为实现点对点扫描以及专门针对太赫兹波段的信号采样，本文采用折射式成像方式[4]，主要包括一块HDPE 太赫兹透镜和两块平面扫面镜。实现在1.5 m 范围内人体成像，分辨率按技术指标要求设计为 1.5 cm ，成像范围1.2 m ×1.2 m 。光学系统的设计参数如表1所示。

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