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主动遥感辐射计

2020.10.06

JPL主动遥感辐射计,该技术可用于安全检测和安全成像,以及机器视觉效果差的灰尘和雾气条件下的汽车导航。


毫米波(millimeterwave)成像技术已经是通过灰尘和雾化成像的流行解决方案。虽然与红外或光学传感相比,毫米波提供了优异的灰尘渗透,但较长的波长产生了与毫米波表面的镜面反应相关的许多问题。通常,在毫米波段,目标物体的几何形状和取向对被捕获的对比度比材料性质的影响要大几个数量级。虽然这些效果可以用雷达成像器稍微减轻,但是对于束 - 目标角度仍然存在大的对比度依赖性,并且图像仍然完全来自几何而不是材料成分。


有源辐射计通过远程观察物体的热和热力学特性导出对比度,可以基于材料组成而不是几何形状进行毫米波远程成像。这种增加的功能在通过沙尘暴或大雾的成像中是非常有利的。主动辐射测量本质上是一种远程感测方法,其中物体的热力学和热力学性质通过用某种形式的定向能量(也称为毫米波源)远程加热目标进行评估,同时进行辐射测量以监测空间分离的温度。用于升高和降低远程物体的温度的激发不是连续激励,而是用各种波形进行调制,从而远程评估物体的瞬态(热力学)特性。

 图:由大功率太赫兹光源照亮的塑料水瓶显示了在传统的毫米波成像系统中没有的由远程探测器捕获的对比度。


热容量是最简单的热性质之一,并描述了吸收的给定量的能量的温度升高。 这与“比热容”相似,但并不代表质量术语。 通过简单地将连续的毫米波功率传输到物体中并用观测辐射计测量温度升高,可以估计比热。 辐射计和激励器需要在相当不同的频带上工作,从而不会发生干扰,并且激励器和辐射计之间的耦合主要由热传递而不是电磁(谐波和杂散)耦合。 对于这种感测方法,励磁机位于低30至40 GHz的Ka频段,其中大功率(> 10W)放大器可用于提供有用的加热功率。 辐射计将在75至110 GHz W波段范围内工作,以提供更好的分辨率,因为设置光学元件在较短波长下的衍射较少。


热传导描述了通过材料传播热量的速度。 这可以通过以与待观察物体的热常数(大多数材料为几赫兹)相当的频率脉冲激励器来远程测量。 通过将辐射计聚焦在偏移位置,可以从每个辐射计上的热脉冲的时间差直接估计激发器通过物体材料的能量的传播速率。 再次,随着这种方法的光栅光学的进一步发展,远程物体的热传导可以对比,以基于其在图像中的每个点处的热导率来提供远程目标的光栅图像。

该技术摘录说明:This work was done by Adrian J. Tang of Caltech for NASA’s Jet Propulsion Laboratory. NASA is actively seeking licensees to commercialize this technology. Please contact Dan Broderick at Daniel.F.Broderick@jpl.nasa.gov to initiate licensing discussions. NPO-49829




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