一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及NQR天線技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng) 的平面弱耦合天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，金屬探測技術(shù)、X光射線吸收或散射、中子探測技術(shù)、太赫茲探測技術(shù)等無損 安檢技術(shù)被普遍使用，但是它們均具有不同程度的局限性比如比如，X光射線法不能識(shí)別物 質(zhì)；中子活化探測技術(shù)能夠識(shí)別元素，但不能識(shí)別物質(zhì)，且輻射防護(hù)復(fù)雜；太赫茲測量技術(shù) 可靠性低，尚不能達(dá)到實(shí)用程度。
[0003] 近期，采用核四極矩共振技術(shù)（NQR)進(jìn)行無損探測炸藥和毒品的方法逐漸被人們 重視。核四極矩共振技術(shù)的原理如下：自旋大于1/2的N14等原子核，核電荷分布偏離球?qū)?稱，于是存在電四極矩；在非零梯度電場中，核電四極矩導(dǎo)致原子核能級(jí)劈裂。利用電磁作 用，可以實(shí)現(xiàn)原子核的電四極矩共振。在絕大部分情況下，電四極矩共振頻率在射頻范圍。 因此，可以用射頻技術(shù)激發(fā)核的電四極矩共振。電四極原子核在不同的分子中所感受到的 電場梯度也不同，其能級(jí)劈裂程度也就不同。發(fā)生共振躍迀時(shí)，共振頻率也不同。這一特性 使得NQR技術(shù)能夠識(shí)別物質(zhì)。NQR諧振頻率極度依賴于分子內(nèi)原子電場的空間結(jié)構(gòu)。由于 晶體堆積的幾何方式不一樣，即使化學(xué)成分相同的原子核也可以有不同的共振峰值，所以 NQR物質(zhì)能夠分析同分異構(gòu)體。
[0004] 總之，米用NQR技術(shù)進(jìn)行安檢，能夠準(zhǔn)確的進(jìn)行物質(zhì)識(shí)別。但是，NQR技術(shù)存在{目 噪比差和局域性強(qiáng)等不足，所以提高檢測距離是一個(gè)非常困難的問題。檢測距離跟接收天 線的尺寸與形狀都是有很大關(guān)系的。檢測距離越遠(yuǎn)，信號(hào)越弱，為了提高靈敏度，接收天線 的面積就需要增加，同時(shí)還要保證單位面積的線圈圈數(shù)。隨著線圈尺寸的增加，Q值也會(huì)增 加，但是Q值過高會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)不利的結(jié)果。第一是發(fā)射天線和接收天線之間的耦合會(huì)隨著 線圈的Q值增加而增加，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了苛刻的要求；第二是過高Q值會(huì)使得天線受 外界環(huán)境的影響比較大。當(dāng)Q值高到一定程度的時(shí)候，線圈的匹配狀態(tài)就會(huì)對外界環(huán)境敏 感，靠近人體或者金屬的時(shí)候，線圈的諧振點(diǎn)以及Q值會(huì)發(fā)生比較大的變化。通過電磁屏蔽 的方法可以提高抗干擾能力，但增加了設(shè)備成本，而且不能制成便攜儀器對人體、行李包進(jìn) 行檢測。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種平面弱耦合天線，該天線能夠提高安檢時(shí)的檢測 距離和抗干擾能力。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：
[0007] -種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，該平面弱耦合天線包括從 外向內(nèi)依次設(shè)置的發(fā)射天線和接收天線。由于NQR信號(hào)局域性非常強(qiáng)，基本上檢測靈敏區(qū) 域只是接收天線上方幾個(gè)cm的地方，為了設(shè)計(jì)盡可能大的檢測靈敏區(qū)域，所以本實(shí)用新型 設(shè)計(jì)盡量大的接收線圈，而為了保證發(fā)射磁場在接收天線附近的強(qiáng)度，所以對比較小的尺 寸，結(jié)構(gòu)比較簡單的線圈系統(tǒng)，一般會(huì)讓接收天線位于發(fā)射天線的內(nèi)部；而對于復(fù)雜的，尺 寸比較大的線圈，有可能會(huì)讓接收天線全部位于發(fā)射天線外部。
[0008] 所述的發(fā)射天線和接收天線位于同一平面內(nèi)，且發(fā)射天線與接收天線之間的互感 為接收天線本身自感的〇?10%。由于本實(shí)用新型所使用波段波長比較長，如果發(fā)射天線 和接收天線不在同一平面內(nèi)的話，發(fā)射天線和接收天線會(huì)對相互之間的信號(hào)進(jìn)行屏蔽，影 響信號(hào)的靈敏度。
[0009] 所述的接收天線包括第一接收天線和與第一接收天線相連的第二接收天線，所述 的第一接收天線和第二接收天線均由導(dǎo)線繞制而成，且第一接收天線的導(dǎo)線繞制方向與第 二接收天線的導(dǎo)線繞制方向相反。
[0010] 進(jìn)一步的，該平面弱耦合天線的工作頻率范圍為〇. 1?30MHz。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的發(fā)射天線為金屬環(huán)或由至少一根導(dǎo)線繞制而成的線圈。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的接收天線由至少一根導(dǎo)線繞制而成。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的第一接收天線包括至少一個(gè)第一接收天線單元；
[0014] 所述的第二接收天線包括至少一個(gè)第二接收天線單元；
[0015] 所述的第一接收天線與第二接收天線串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
[0016] 進(jìn)一步的，所述的發(fā)射天線和接收天線均由良導(dǎo)體金屬線繞制而成。
[0017] 由以上技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型通過對接收天線與發(fā)射天線進(jìn)行設(shè)計(jì)，使二者 之間的互感接近0,從而使具有本實(shí)用新型的核四極矩共振檢測系統(tǒng)無需要電磁屏蔽，就能 穩(wěn)定工作，并能夠有效的抑制空間雜散電磁波，改善NQR信號(hào)的信噪比。由于本實(shí)用新型的 發(fā)射天線與接收天線之間互感接近〇,因此，發(fā)射天線與接收天線的布局、形狀、大小可以滿 足各種設(shè)計(jì)需求，改善NQR技術(shù)的檢測距離以及設(shè)置合適的Q值。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是簡單幾何結(jié)構(gòu)的NQR信號(hào)探測模型圖；
[0020] 圖3是兩線圈之間的互感原理示意圖；
[0021] 圖4是實(shí)施例2中的平面弱耦合天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖5是實(shí)施例3中的平面弱耦合天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖6是實(shí)施例4中的平面弱耦合天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 其中：
[0025] 1、第一接收天線，2、第二接收天線，3、接收天線，4、發(fā)射天線，5、匹配電路，6、補(bǔ)償 線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 設(shè)接收天線的自感為L0,下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：
[0027] 如圖1所示的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，該平面弱耦 合天線包括從外向內(nèi)依次設(shè)置的發(fā)射天線4和接收天線3。所述的發(fā)射天線4和接收天線 3位于同一平面內(nèi)，且發(fā)射天線4與接收天線3之間的互感為接收天線3本身自感的0? 10%。所述的接收天線3包括第一接收天線1和與第一接收天線1相連的第二接收天線 2,所述的第一接收天線1和第二接收天線2均由導(dǎo)線繞制而成，且第一接收天線1的導(dǎo)線 繞制方向與第二接收天線2的導(dǎo)線繞制方向相反。該平面弱耦合天線的工作頻率范圍為 0. 1 ?30MHz。
[0028] 發(fā)射天線4和接收天線3均由良導(dǎo)體體金屬板切割而成的金屬環(huán)或由至少一根良 導(dǎo)體金屬線繞制而成的線圈。優(yōu)選的，發(fā)射天線為軸對稱圖形。所述的第一接收天線1包 括至少一個(gè)第一接收天線單元，且各個(gè)第一接收天線單元依次串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。所述 的第二接收天線2包括至少一個(gè)第二接收天線單元，且各個(gè)第二接收天線單元之間依次串 聯(lián)連接或并聯(lián)連接。所述的第一接收天線1與第二接收天線2串聯(lián)或者并聯(lián)連接。當(dāng)?shù)谝?接收天線1與發(fā)射天線4間的互感和第二接收天線2與發(fā)射天線4間的互感的和不等于接 收天線自身自感的0?10%時(shí)，在發(fā)射天線4上設(shè)有一補(bǔ)償線圈6,用于使發(fā)射天線4與接 收天線3之間的互感為接收天線3本身自感的0?10%。
[0029] 接收天線3接收到的信號(hào)包括三個(gè)部分：第一部分是空間中的干擾電磁波，第二 部分是目標(biāo)樣品的NQR信號(hào)，第三部分來自于發(fā)射天線的激發(fā)和噪聲信號(hào)?？臻g干擾電磁 波在比較小的區(qū)域內(nèi)可以近似看成是均勻的，所以在第一接收天線與第二接收天線中產(chǎn)生 的信號(hào)抵消。第二部分是有用信號(hào)，具有非常強(qiáng)的局域性，在反向繞制的第一接收天線與第 二接收天線不構(gòu)成抵消和抑制。第三部分，由于接收天線與發(fā)射天線之間的耦合非常弱，所 以接收天線對發(fā)射天線發(fā)射的激發(fā)信號(hào)和噪聲信號(hào)有很好的抑制作用。
[0030] 本實(shí)用新型的工作原理為：
[0031] NQR信號(hào)的局域性很強(qiáng)，其強(qiáng)度隨距離迅速減弱。樣品可以近似為磁偶極子，對于 磁偶極子輻射，平面螺旋天線近處接收的NQR信號(hào)幅值為
[0032]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特征在于：該平面弱耦合 天線包括從外向內(nèi)依次設(shè)置的發(fā)射天線（4)和接收天線（3 ); 所述的發(fā)射天線（4)和接收天線（3)位于同一平面內(nèi)，且發(fā)射天線（4)與接收天線（3) 之間的互感為接收天線（3)本身自感的0~10% ; 所述的接收天線（3)包括第一接收天線（1)和與第一接收天線（1)相連的第二接收天 線（2)，所述的第一接收天線（1)和第二接收天線（2)均由導(dǎo)線繞制而成，且第一接收天線 (1)的導(dǎo)線繞制方向與第二接收天線（2)的導(dǎo)線繞制方向相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特 征在于：該平面弱耦合天線的工作頻率范圍為0. l~30MHz。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特 征在于：所述的發(fā)射天線（4)為金屬環(huán)或由至少一根導(dǎo)線繞制而成的線圈。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特 征在于：所述的接收天線（3)由至少一根導(dǎo)線繞制而成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特 征在于：所述的第一接收天線（1)包括至少一個(gè)第一接收天線單元； 所述的第二接收天線（2)包括至少一個(gè)第二接收天線單元； 所述的第一接收天線（1)與第二接收天線（2)串聯(lián)或者并聯(lián)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線，其特 征在于：所述的發(fā)射天線（4)和接收天線（3)均由良導(dǎo)體金屬線繞制而成。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于核四極矩共振檢測系統(tǒng)的平面弱耦合天線。該平面弱耦合天線包括從外向內(nèi)依次設(shè)置的發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線和接收天線位于同一平面內(nèi)，且發(fā)射天線與接收天線之間的互感為接收天線本身自感的0~10%。接收天線包括第一接收天線和與第一接收天線相連的第二接收天線，第一接收天線和第二接收天線均由導(dǎo)線繞制而成，且第一接收天線的導(dǎo)線繞制方向與第二接收天線的導(dǎo)線繞制方向相反。本實(shí)用新型通過對接收天線與發(fā)射天線進(jìn)行設(shè)計(jì)，使具有本實(shí)用新型的核四極矩共振檢測系統(tǒng)無需要電磁屏蔽，就能穩(wěn)定工作，并能夠有效的抑制空間雜散電磁波，改善NQR信號(hào)的信噪比。
【IPC分類】H01Q1-52, G01R33-36, H01Q1-22
【公開號(hào)】CN204269802
【申請?zhí)枴緾N201420797407
【發(fā)明人】夏國平, 沈激, 華仁軍, 劉偉鵬, 李友布, 李玉英, 許鑫鑫
【申請人】安徽瑞迪太檢測技術(shù)有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月15日