THz信号处理与分析的研究现状和发展展望

本文对THz信号的特点、THz信号的产生技术、THz信号的探测技术、THz时域光谱(THz-TDS)技术、THz信号的处理技术,以及THz 信号应用技术等当前的研究现状进行了综述,并对未来可能的发展做了展望.     

太赫兹时域光谱反射式层析成像技术

改性聚丙烯（PP）材料由于其阻燃、高抗冲性能等特点被广泛应用在汽车仪表板、保险杠等汽车配件中,采用无损探伤技术对改性PP材料进行检测是汽车配件质量保证的必要手段。搭建了透射式太赫兹时域光谱系统及反射式太赫兹时域光谱成像系统,采用透射式THz-TDS系统对改性PP材料的光学参数进行了检测,测定了该材料在太赫兹波段的折射率,其数值为1.53。设计了一种改性PP材料平底洞样品,采用反射式THz-TDS成像系统对其进行成像,采用了反卷积滤波技术对THz信号进行处理,提高了信号的信噪比,提出了一种基于飞行时间的太赫兹时域光谱层析成像技术,采用已测定的改性PP材料的折射率,通过飞行时间层析成像技术对该样品的太赫兹检测结果进行了三维重构,厚度测量精度为0.01mm。     

核黄素和烟酸的太赫兹(THz)光谱研究

以飞秒激光为基础的太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是一种新型的相干远红外光谱测量技术.文章利用THz-TDS研究了室温下核黄素和烟酸在0.2～2.0THz范围内的光学特性,得到了对应的吸收谱和折射率谱.结果表明核黄素和烟酸在此波段有明显的特征吸收峰且吸收谱存在显著差异.两种样品的平均折射率分别为1.70和1.65.这项研究为维生素类药物分子鉴别及更宽有效光谱区的实验测试研究提供了新的实验方法.     

一种用于人体安检的三维稀疏太赫兹快速成像算法

太赫兹全息成像技术在人体安检成像、隐匿武器检测、无损检测等领域具有广阔的应用前景。该文提出了一种能够避免产生距离混叠现象的3维稀疏太赫兹快速成像体制和成像算法。该方法通过对太赫兹雷达的3维成像几何及相应回波模型的分析,利用随机稀疏频点数据来有效消除距离混叠现象;同时利用对稀疏回波数据的频谱搬移和插值来获得包含目标完整信息的3维数据,以实现对目标的3维分辨成像。通过对0.2 THz波段的仿真和实验数据的重建,验证了算法的正确性和有效性。      

太赫兹成像技术的实验研究

建立了一套透射式逐点扫描太赫兹(THz)辐射成像装置,它采用<100>-InAs晶体作为高功率、宽频谱的THz辐射源和高灵敏度、低噪声的电光取样差分探测方法,具有对隐蔽在非透明电介质材料内物体成像的能力.并且,系统能够获得成像物体上每一点的光谱数据,可以对物体进行光谱成像.利用多种基于傅立叶变换的数据处理方法给出了葵花籽样品的透射图像,并对其中的几种进行分析和对比.全面介绍透射式逐点扫描THz成像的关键技术,包括成像装置、光束测量、数据处理和分析等几个方面,对有效利用THz成像技术和开展THz成像领域的相关研究具有指导意义.     

反射式太赫兹时域光谱技术快速辨别水性和溶剂型涂料

采用反射式太赫兹时域光谱技术测试涂料的时域光谱,通过第1次反射和第2次反射的反射峰比值,得到判定涂料为水性还是溶剂型的临界阈值。该方法无需复杂的样品前处理,仅需将涂料置于测量容器中即可完成测试。一次性纸杯或聚乙烯塑料容器、不同的测试人员和测试时间对临界阈值均无影响,为生态环境监管领域提供了一种快速、准确辨别水性涂料和溶剂型涂料的方法。     

基于稀疏表示的THz信号分类方法

基于几何代数的太赫兹时域光谱(Terahertz time domain spectroscopy,THz-TDS)信号分析的研究表明:THz信号可表示为几何代数结构下的实矢量,同类THz信号矢量位于与其物质相对应的二维特征子空间中,并且在研究同厚度目标样品或菲涅耳损耗可忽略的情况下,同类THz信号矢量间具有线性相关的特性。THz信号矢量可以用已知同类的信号矢量的线性组合来表示。在此基础上,本文从信号的稀疏表示方法出发,采用已知THz信号矢量构建冗余字典,对THz信号矢量进行基于冗余字典的稀疏表示,并将THz信号分类问题描述为线性方程组的求稀疏解问题。本文提出了基于稀疏表示的THz信号分类方法。该方法首先基于已知类别的THz信号矢量构建冗余字典,然后对待分类信号运用最小化l1方法来求解线性方程组中的系数,最后根据稀疏系数来确定该信号矢量的类别标识。本文详细讨论了该方法中的每个步骤:基于THz信号矢量的几何分布和代数结构特性,提出了冗余字典的优化构建方法;通过引入噪声因素,对信号分类问题的线性方程组模型进行了修正;在确定类别标识的问题上分别提出了以最大系数和最小残差作为分类依据的方法。实验验证了本文方法的可行性和有效性。      

正入射反射式太赫兹光谱测量的不确定度分析

太赫兹时域光谱技术能够快速、宽频带测量物质在太赫兹频段的光学或介电常数, 是物质识别的重要技术.光学常数的测量准确度完全受到复杂的测量过程和数据处理所影响.针对正入射反射式THz光谱测量, 分析了在测量材料介电特性过程中的误差来源, 它们包括太赫兹幅值误差、位置误差以及样品倾斜误差.建立了单独表征每个误差来源对于光学常数影响的不确定度分量的公式.利用MATLAB仿真了每个误差来源对于光学参数不确定度的影响.     

基于太赫兹技术的复合材料无损检测研究综述

随着高性能复合材料在航空航天和军事等高新领域的广泛应用,对其质量和性能检查的要求愈加引起重视,如何通过各种方法对复合材料进行无损检测成为近年来研究人员关注的热点和研究方向。太赫兹波量子能量低,对大多数非极性物质透明,因此使用太赫兹技术对复合材料进行无损检测有着独特的应用优势。本文基于太赫兹技术的特点,对太赫兹时域光谱和太赫兹成像技术的无损检测分别进行了详细的论述,并总结了目前复合材料的太赫兹无损检测技术发展趋势,最后对其发展前景进行了展望。     

毒品检测中的“新武器”——太赫兹技术

THz辐射是电磁波谱上新开发的最后一个频率窗口,具有独特的性质,在物理、化学、生物医学、通信、雷达、安全检查等各方面都有广阔的应用前景。由于许多毒品及其相关材料在THz波段具有特征吸收,许多非金属、非极性材料对THz波时透明的,且THz波具有低能性,THz技术在安检中具有巨大的应用潜力。本文重点介绍了THz时域光谱技术和成像技术在毒品检测和识别方面的研究应用,初步探讨了该技术在毒品识别领域应用中的可行性、有效性及今后的发展方向。     

基于太赫兹时域光谱的壁画信息提取的可行性研究

采用太赫兹时域光谱技术对传统中国壁画的部分制作流程进行了分析,获得了壁画制作每个流程的太赫兹时域反射谱。研究了传统中国壁画在0.2～1.0 THz频率范围内的太赫兹光谱特性,得到了其在室温环境下的太赫兹吸收谱和折射率。结果表明,各样品的折射率平均值和吸收系数的峰值频率差异显著。研究结果能为太赫兹时域光谱技术在壁画信息提取领域的应用提供参考。     

与安全检查有关的包装材料的太赫兹谱实验研究

报道了利用太赫兹技术对七种包装材料的实验研究,通过分析其吸收系数曲线和折射 率曲线,讨论了太赫兹辐射对这七种包装材料的透射特性。实验结果表明太赫兹辐射对大多数包装材料有很高的透射特性,可以作为在安全检查领域中的一项有效手段。     

城市轨道交通公务电话系统组网方案的分析

城市轨道交通公务电话系统是轨道交通运营控制和管理的重要通信工具。本文通过对公务电话系统功能需求的分析,给出了专用通信网公务电话系统的几种组网方案。通过对这些方案的分析和比较,得出了适应目前我国城市轨道交通行业的公务电话组网方案。     

5G在铁路智能车站中的应用

加速推进5G“新基建”战略方针已成为铁路智能车站建设的必然发展趋势。首先分析了我国铁路智能车站相关业务的发展现状,然后梳理了5G通信在智能车站中的应用需求,并构建了基于云边协同的智能车站 5G 通信网络架构,最后分别针对旅客出行服务、车站生产组织、安全保障和绿色节能业务,提出了基于5G通信和云边协同的智能车站业务应用模式。基于5G通信的智能车站应用可推动车站转型升级,优化旅客服务品质,提升旅客出行体验,提高车站客运生产组织效率。     

液体中Cu元素双脉冲激光诱导击穿光谱测量研究

为了研究液体中重金属元素的双脉冲激光诱导击穿光谱,文章通过双脉冲激光诱导击穿光谱(Double Pulse Laser Induced Breakdown Spectroscopy)技术,对竖直流动的CuSO4水溶液样品中Cu元素激光诱导击穿光谱的特性进行测量和分析。实验中使用两台532nm Nd:YAG激光器作为激发光源,等离子体信号通过光栅光谱仪和CCD进行采集。实验考察DP-LIBS积分延时、激光脉冲间隔等参数对LIBS信号的影响。研究结果表明Cu元素双脉冲激发时的等离子体特征谱线发射强度是单脉冲激发时特征谱线发射强度的2倍左右,信噪比约为3.3倍,当两束激光脉冲间隔2~3μs时,谱线发射强度有最大增强,最后由定标曲线拟合结果得到Cu元素在双脉冲检测限为9.87mg/L,比单脉冲LIBS提高了约6倍,实验结果为双脉冲LIBS技术应用于水体中重金属快速检测提供了依据。     

太赫兹扩展互作用振荡器的矩形耦合腔特性研究

本文选用矩形耦合腔作为太赫兹扩展互作用振荡器(EIO)的慢波结构,鉴于其结构的复杂性,采用等效电路方法计算其色散.详细研究了腔体和耦合槽的电路参数,计算了不同结构尺寸、圆形和矩形电子通道的0.12THz和0.225THz慢波结构的色散特性.并采用专业电磁软件,研究了不同结构参数下的色散特性、耦合阻抗和特征阻抗.通过对色...     

分析高危客户和重要客户用电检查中存在的问题

高危客户和重要客户往往是用电检查的重点。而不管是高危客户还是重要客户,只有切实加强用电检查发展的开展,才能更好地促进电力服务质量的提升。因而本文主要就高危客户和重要客户用电检查中存在的问题及对策进行了探讨。