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基于波长选择的纸页厚度太赫兹时域光谱检测新方法

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特征易受噪 声 影 响!而 频 域 相 位 谱 则 具 有 较 好 的 抗 噪 声 性 能)10*!预 测 效 果 优 于 时 域 特 征 !尤 其 对 于 弱 吸 收 物 质 的 参 数 确 定 " )11.1**
在文献)-*和文 献 )10*中!我 们 研 究 了 应 用 太 赫 兹 波 进 行纸页定量检测的可 行 性 以 及 特 征 选 择 的 重 要 性"文 献 )-* 应用时域的信号峰值和峰值延迟时间进 行 纸 页 定 量 检 测!结 果表明基于延迟时间的测量精度远高于 信 号 峰 值 的 方 法!然 而时域特征易受噪声影响"因此文献)10*又 提 出 了 采 用 频 域 相移作为数据特征进行纸页定量检测的 方 法!选 择 最 优 频 率 并利用线性回归建立纸页定量检测模型!结 果 表 明 基 于 相 移 谱方法的测量精度和稳健性均优于基于 时 域 特 征 的 方 法"然 而选择单个频率将丢失大量有用信息!而 采 用 全 谱 的 太 赫 兹 相位数据进行建 模 则 数 据 量 较 大$计 算 时 间 长!且 将 噪 声$ 测量误差和环境误差等因素引入到定量 分 析 模 型!因 此 对 太 赫兹相位谱进行波长选择!选 取 性 能 好 的 相 位 谱 信 息!将 进 一步提高定量分析的准确性"
!!纸页厚度是表 征 纸 产 品 质 量 的 重 要 指 标)1*"目 前!$射 线计是一种广泛应用于造纸工业中测量 纸 页 厚 度 的 方 法!其 工 作 原 理 是 根 据 $射 线 照 射 在 纸 页 上 的 衰 减 情 况 测 量 纸 页 厚 度值"i 射线传感器是另一 种 测 量 方 法!它 广 泛 应 用 于 纸 页 的涂层定量检测)**"然而 i 射线和 $射 线 存 在 电 离 辐 射!对 人体安全造成影 响"空 气 耦 合 超 声 传 感 器)!*是 一 种 非 接 触$ 安全的解决方案!但它需要很 强 大 的 脉 冲 激 励!这 限 制 了 该 传感器的普及应用"因 此 非 接 触$快 速$安 全 可 靠 的 纸 页 厚 度定量检测仍然是一个需要解决的问题"
曹丙花1王!伟1" 范孟豹*韦忠亮!
1@中国矿业大学信息与控制工程学院!江苏 徐州!**111+! *@中国矿业大学机电工程学院!江苏 徐州!**111+ !@安徽理工大学计算机科学与工程学院!安徽 淮南!*!0001
摘!要!光谱数据的波长选择是太赫兹光谱定 量 分 析 的 关 键"以 纸 页 厚 度 检 测 为 例!提 出 了 一 种 基 于 波 长 选择的纸页厚度太赫兹相位谱检测新方法"首 先 采 用 离 散 离 子 群 算 法 进 行 太 赫 兹 相 位 信 号 优 选!并 应 用 偏 最小二乘法建立纸页厚度定量模型!以模型的 预 测 均 方 根 误 差 作 为 太 赫 兹 相 位 信 号 优 选 的 评 价 标 准!选 择 出预测效果最优的太赫兹相位信号!进行纸页 厚 度 预 测"最 后 将 本 文 方 法 的 预 测 结 果 与 采 用 全 谱 和 单 频 相 位 信 号 的 预 测 结 果 进 行 比 较 !结 果 表 明 !提 出 的 方 法 预 测 结 果 最 好 "
! 收 稿 日 期 !*01-.0#.1*%修 订 日 期 !*01-.1*.!0 ! 基 金 项 目 !中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 基 金 项 目 &*01"^(</1'资 助 ! 作 者 简 介 !曹 丙 花 !1#"1 年 生 !中 国 矿 业 大 学 信 息 与 控 制 工 程 学 院 副 教 授 ! !3.>9=&(49%?=:KIO9!4O>5'3;O'4:
波长选择!也称作频率选择"常 用 的 方 法 有 以 偏 最 小 二 乘为核心的方法!如常规区 间 偏 最 小 二 乘 &=Mb2'$联 合 区 间 偏最小二乘&7=Mb2'$向后区 间 偏 最 小 二 乘 &?=Mb2'等!基 于 多 元 线 性 回 归 校 正 进 行 频 率 选 择 !然 )1!.1/* 而 实 际 测 量 中 !光 谱数据与物质参数之间往往存在非线性"基 于 智 能 优 化 算 法 的波长选择方法!通过构建目 标 函 数 进 行 频 率 选 择!目 的 在 于寻找频率变量 的 最 佳 组 合"离 散 粒 子 群 算 法 &FM2C'具 有
关 键 词 ! 太 赫 兹 时 域 光 谱 %波 长 选 择 %纸 页 厚 度 %粒 子 群 算 法 %偏 最 小 二 乘 中 图 分 类 号 !C/!!+S2--! ! 文 献 标 识 码 !<! ! !!"#!10'!#+/"D'=77:'1000.0,#!#*01"$0#.*-*0.0,
引!言
第!"卷 !第#期! !!!!!!!!!!!光 谱 学 与 光 谱 分 析 *01" 年 # 月!!!!!!!!!!! !2)3456%74%)89:;2)34569&<:9&87=7
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基于波选择的纸页厚度太赫兹时域光谱检测新方法
太赫兹&1SUXT101* UX'波是指位于微波和红外线 之 间 的电磁波!在电磁波频谱中占 有 特 殊 的 位 置"太 赫 兹 波 没 有 电离效应!对人体不造成影响!且 太 赫 兹 波 可 以 透 过 很 多 非 导 电 材 料 "太 赫 兹 时 域 光 谱 &SUX.SN2'技 术 是 近 年 来 发 展 起 来的一种新型 光 谱 检 测 技 术"SUX.SN2 技 术 采 用 电 光 采 样 方法!可以同时 获 取 SUX波 的 幅 值 和 相 位 信 息%SUX.SN2 技术还具有信噪比高$检测快 速 等 特 点!目 前 已 在 很 多 领 域 得 到 了 广 泛 应 用)/.,*"在 参 数 检 测 方 面 !25%=W 等)+*应 用 时 域 峰值和峰值 时 间 进 行 航 空 复 合 材 料 的 缺 陷 检 测"我 们 研 究 组)-*应用时域峰 值 和 延 迟 时 间 做 纸 页 定 量 检 测"文 献 )".#* 则应用太赫兹波形的延迟时间进行材料 厚 度 检 测"然 而 时 域

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聚乙烯材料厚度的太赫兹检测实验分析

聚乙烯材料厚度的太赫兹检测实验分析

聚乙烯材料厚度的太赫兹检测实验分析郝元;俞跃;王强;谷小红【摘要】在聚乙烯材料管道生产制造过程中,管道厚度精确测量是影响管道生产质量的一个重要技术问题.本文简述了使用太赫兹时域光谱首先对标准厚度样品的折射率进行测量,再使用其折射率对未知厚度样品进行厚度测量,通过测量在介质中某一点太赫兹时域波形图峰值时间差,建立厚度测量模型,实现对折射率的以及厚度的测量方法,根据实验对其检测精度以及影响因素进行分析得出此实验方法相对误差已达到2%以下,此精度已高于国标GB15558.1中4%的要求.%In the process of polyethylene pipe production, the precise measurement of the pipe thickness is an important technical issue affecting the quality of production. This paper describes the use of terahertz time-domain spectroscopy, in which the refractive index of a standard sample of known thickness is first measured, and then the unknown sample thickness is determined using its refractive index. By measuring the peak time difference of the terahertz time-domain waveform at a certain point in the medium, a thickness measurement model is established for measuring the refractive index and thickness. The experimental data are used to analyze the detection accuracy and influencing factors. The relative error of our experimental method is less than 2%, an accuracy higher than the requirement of 4%, as per the national standard GB15558.1.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】6页(P183-188)【关键词】聚乙烯;太赫兹;时域波形;厚度测量【作者】郝元;俞跃;王强;谷小红【作者单位】中国计量大学机电工程学院,浙江杭州 310018;中国特种设备检测研究院,北京 100029;中国计量大学质量与安全工程学院,浙江杭州 310018;中国计量大学机电工程学院,浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TB3240 引言天然气作为一种新兴能源，由于其价格便宜、使用方便、污染小等优点，在工业生产和人们日常生活中得到广泛使用。

太赫兹时域光谱系统测量金属薄膜 光学参数的原理和方法

太赫兹时域光谱系统测量金属薄膜 光学参数的原理和方法

郑州大学物理工程学院本科生毕业论文太赫兹时域光谱系统测量金属薄膜光学参数的原理和方法赵博电子科学与技术专业20062230136目录太赫兹时域光谱系统测量金属薄光学参数的原理和方法1摘要：1第一章引言太赫兹波技术综述21.1 太赫兹辐射简介21.2 太赫兹波的特性21.3 太赫兹波的产生技术31.4 太赫兹波的探测技术51.5 太赫兹波的应用领域6第二章太赫兹时域光谱系统简述72.1 太赫兹时域光谱技术72.2 太赫兹时域光谱系统光路图8第三章获得薄膜光学参数的方法103.1 金属薄膜内太赫兹传播的理论推导103.2 超薄金属薄膜太赫兹特性113.3 光学参数测量方法123.4 几种常用的具体算法133.5 实验结果和讨论143.6 总结16第四章全文总结17致谢18参考文献19太赫兹时域光谱系统测量金属薄膜光学参数的原理和方法摘要：太赫兹辐射技术是近年来发展迅速的一种技术，在很多方面展现了优良的特性。

本文介绍了太赫兹理论方面的内容，包括源、探测器的原理和结构以及太赫兹波技术的应用领域。

金属薄膜作为一种电磁功能膜，由于其特征尺寸在太赫兹频段内是将介于太赫兹波的穿厚深度附近，因而具有许多独特的性质。

金属薄膜的电导率，介电常数、消光系数等光学特性，也都有各自特点。

介绍太赫兹时域光谱系统，并介绍用太赫兹时域光谱系统通过检测金属薄膜的折射、透射和吸收等过程，获得包括折射率，消光系数，介电常数等在内的薄膜光学参数的原理。

关键字：太赫兹时域光谱系统金属薄膜复折射率Abstract：Terahertz radiation technology is developing rapidly in recent years, a technique demonstrated in many ways, good features. This article describes the theoretical aspects of terahertz, including the source, detector, and the principles and structure of the field of terahertz technology. In the terahertz frequency band, as a function of magnetic film, the feature size of metal film is thick between the THz wave of wear depth in the vicinity, which has many unique properties. Conductivity of dielectric constant, extinction coefficient, optical properties of thin metal film, get their own characteristics. This article describes the terahertz time domain spectroscopy system and ways to the determine optical parameters of metal film, including refraction, transmission and absorption process.Keywords: terahertz time-domain spectroscopy system complex refractive index第一章引言太赫兹波技术综述本章简要介绍了太赫兹太赫兹的相关理论即背景知识。

【CN109870423A】太赫兹时域光谱测量系统和方法【专利】

【CN109870423A】太赫兹时域光谱测量系统和方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910179165.2(22)申请日 2019.03.07(71)申请人 中国科学技术大学地址 230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号(72)发明人 陆亚林　王建林　黄秋萍　傅正平　杨萌萌　何泓川　黄浩亮　崔佳萌　赵志博　(74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人 杨静(51)Int.Cl.G01N 21/3586(2014.01)G01N 21/11(2006.01)G01N 21/01(2006.01)(54)发明名称太赫兹时域光谱测量系统和方法(57)摘要本公开提供了一种太赫兹时域光谱测量系统和方法，太赫兹时域光谱测量系统包括：太赫兹光学装置，用于产生太赫兹波，并探测得到经过与待测样品作用后的太赫兹波时域信号；腔体装置，具有用于容置所述太赫兹光学装置的容置空间；真空装置，连接所述容置空间，用于调整所述容置空间的真空度。

本公开提供的太赫兹时域光谱测量系统和方法可以成功消除太赫兹时域谱测量过程中水蒸气对背底信号的干扰，且无需额外的干燥气体或干燥单元，便携性强。

权利要求书2页 说明书7页 附图4页CN 109870423 A 2019.06.11C N 109870423A权　利　要　求　书1/2页CN 109870423 A1.一种太赫兹时域光谱测量系统，包括：太赫兹光学装置，用于产生太赫兹波，并探测得到经过与待测样品作用后的太赫兹波时域信号；腔体装置，具有用于容置所述太赫兹光学装置的容置空间；真空装置，连接所述容置空间，用于调整所述容置空间的真空度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述真空装置包括真空泵、第一管路和第一阀门；所述第一管路连接所述容置空间和所述真空泵；所述第一阀门设置于所述第一管路上，用于控制抽气速度；所述真空装置还包括真空计，用于测量所述容置空间的真空度。

太赫兹时域光谱检测与解析新方法及其在人体组织病变辅助诊断中的应用基础研究

太赫兹时域光谱检测与解析新方法及其在人体组织病变辅助诊断中的应用基础研究

太赫兹时域光谱检测与解析新方法及其在人体组织病变辅助诊断中的应用基础研究太赫兹时域光谱检测与解析技术是一种新兴的光谱分析方法，其在人体组织病变辅助诊断中的应用潜力备受关注。

该技术基于太赫兹波段的电磁辐射，利用快速扫描技术获取物质的时域光谱信息，通过对这些信息的解析，可以实现对物质在太赫兹波段的特征进行分析。

太赫兹波段的电磁辐射处于红外光和微波之间，具有较弱的穿透能力，同时又具备良好的分辨率，因此可以用来研究生物组织的内部结构和成分变化。

本文将介绍太赫兹时域光谱检测与解析技术的基本原理、新方法以及其在人体组织病变辅助诊断中的应用基础研究。

太赫兹时域光谱检测与解析技术的基本原理是通过太赫兹波段电磁波与物质相互作用而产生的能量变化进行分析。

太赫兹波段电磁波的频率范围为0.1-10 THz，对于物质的分子振动模式和晶格振动模式具有较高的响应灵敏度。

太赫兹波段电磁波能够克服红外光波束束缚破裂困难，同时对生物组织的电离影响较小，因此具有广泛的应用前景。

近年来，研究人员提出了一系列太赫兹时域光谱检测与解析的新方法，用于对人体组织病变进行辅助诊断。

其中，一种常用的方法是通过太赫兹反射成像和太赫兹光谱分析，实现对人体皮肤病变的非侵入式检测。

这种方法能够快速获取病变组织的形态结构、活性病变区域的分布情况，并对病变组织的恶性程度进行评估。

另外，还有一些研究提出了通过太赫兹波分散光谱技术对人体组织中的葡萄糖、胆固醇等生物分子进行定量分析。

这种方法可以实现对人体内部物质代谢过程的实时监测，对于糖尿病等代谢性疾病的诊断与治疗具有重要的意义。

在人体组织病变辅助诊断方面，太赫兹时域光谱检测与解析技术还存在一些挑战。

首先，由于太赫兹波段的电磁辐射对水分子有着很强的吸收作用，因此在对水分很高的生物组织进行研究时，需要对太赫兹波段的信号进行校正和补偿。

其次，太赫兹波段的穿透能力有限，对于深层组织的检测有一定的限制。

此外，由于太赫兹波段电磁辐射对生物组织的损伤作用仍然存在争议，需要进一步的研究来评价其安全性。