微波成像是当今电磁学中应用性很强的前沿性研究课题,它是利用微波技术、电子技术和数字图像处理技术等的综合高科技探测手段。微波成像也是一种无损检测技术,它是根据被测物体外部的散射场检测到的散射数掘重建物体内部的复介电常数图像的一种技术。微波检测是依据材料的电磁特性,同时在微波频段,各种材料的电磁变化比其它物理性质对受检试件的缺陷更为敏感,这是微波检测的优越性所在。微波成像技术正处在发展阶段,微波成像技术的未来取决于微波检测技术的改进和微波成像算法的完善。 本课题的主要工作是设计一款用于微波成像检测的探测雷达。应用探测雷达配合成像算法完成对含有钢筋的混凝土进行成像检测。整个雷达系统由信号源、功率放大器、功率检测器等有源模块,功分器、耦合器、天线等无源模块以及基于MSP430单片机的控制部分组成。四路不同频率的锁相环产生的信号通过四合路器合成一路送入功放进行功率放大。天线的入射和反射信号通过定向耦合器分开,反射信号送入功率检测器将接收的散射功率信号变成电压信号,通过A/D采样送入上位机进行成像。整个装置在MSP430单片机的控制下完成。 课题设计中完成包括无源器件、有源器件以及控制部分的设计、制作及调试。无源器件的设计是基于仿真软件仿真并通过实验修改完成的,仿真软件采用的是安捷伦公司的ADS和Ansoft公司的HFSS。有源器件的设计采用了射频集成芯片,在Smith圆图以及仿真软件上分别进行了匹配设计,控制部分的单片机软硬件独自开发完成。 试验中分别用该探测雷达对3块内部藏有钢筋的混凝土试块进行检测,将采集的散射数据通过ω-k算法进行成像。成像结果表明,对于内部有一根钢筋的模型能清楚的分辨出钢筋的位置,平行的两根钢筋也可以分辨位置,但是对于垂直的两个钢筋还不能清楚的辨认根数,只能确定其垂直位置。