太赫兹时域光谱

TDS 以及FDS 光谱系统的成像光束我们的太赫兹成像相机是一款测量TDS 以及FDS光速轮廓的完美工具。

TERASENSE与TOPTICA研究者在我们的研发项目中已证实了这款产品的实用性。

这个研发项目是继2015年3月19日-20日在慕尼黑的TOPTICA总部举行的技术会议而产生的。

我们对在这次在TDS以及FDS系统的应用前景相当自信，这次的相互促进合作标志着一个新时代的到来，同时也是标志TERASENSE成像仪的时代的到来。

太赫兹时域光谱(THz-TDS)太赫兹时域光谱运用了光谱技术，通过这个技术材料的属性可通过太赫兹辐射短脉冲探测出来。

生成和检测方案对样板材料在太赫兹辐射的振幅和相位的效果都是非常敏感的。

脉冲太赫兹辐射是由光电导开关产生(GaAs 或者InGaAs/InP)产生的，通过femtosecond 激光照射。

最后，事实上傅立叶变换的太赫兹振幅产生的太赫兹频谱的频率范围为0.1 – 5太赫兹。

Test of TeraSense camera operation with TDS systemTeraSense相机在TDS系统的检测50 GHz – 0.7 THz 频率范围1.5 x 1.5 mm2像素大小1 nW√Hz噪声等效功率每秒高达50 帧16x16, 32x32, 64x64 总像素型号光纤耦合InGaAs光电开关0.1 – 5 THz 带宽>90 dB动态范围峰值平均功率25 uW100 MHz 脉冲重复率太赫兹频域光谱(THz-FDS)太赫兹频域光谱运用了光谱技术，通过这个技术材料的属性可用持续波(cw)太赫兹辐射探测出。

辐射是通过在高带宽的光电导体中的光外差作用获得的：两个持续波激光的输出转换成太赫兹辐射，正是在不同频率的激光。

光电混频器由一个小型金属-半导体-金属结构表示。

使用偏压到半导体结构中，然后产生一个振荡在跳动频率的光电流。

输出频率范围从50 GHz 高达1.5 THz。

超快太赫兹时域光谱系统张宏飞;苏波;何敬锁;张存林【摘要】超快太赫兹时域光谱系统是基于高速异步光学采样原理进行工作的,该系统使用2个重复频率可在1 GHz附近变化的飞秒振荡器,并使用高带宽反馈电路控制其重复频率.2个飞秒振荡器的重复频率存在Δf的失谐,一个飞秒振荡器的重复频率是1 GHz+Δf Hz,为泵浦脉冲;另一个飞秒振荡器的重复频率是1 GHz,为探测脉冲,由此提供泵浦脉冲和探针脉冲的时间差,时间延迟呈周期性变化,其扫描周期可以由1/Δf给出.此系统摒弃了传统T Hz-TDS系统所必需的机械延迟线,采用双光子探测器来产生触发信号.当设定Δf=1 kHz时,1 ms就可以探测出1个T H z谱,用时10.3 s即可得到动态范围为21 dB、频谱分辨率为5 G H z的太赫兹信号.该系统具有检测速度快和频谱分辨率高的优点,在需要快速测量的应用环境中有着传统太赫兹时域光谱系统不可比拟的优势.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】4页(P229-232)【关键词】太赫兹;异步采样;时域光谱系统【作者】张宏飞;苏波;何敬锁;张存林【作者单位】首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048;首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京100048;太赫兹波谱与成像北京市重点实验室,北京100048;北京成像技术高精尖创新中心,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TN206;O439引言在传统的太赫兹时域光谱系统中，需要使用机械平移台的扫描来实现泵浦脉冲或者探测脉冲的时间延迟，从而得到太赫兹时域波形，但是，它存在一个致命的问题就是扫描一次所需要的时间大约在10 min左右，不具备高速扫描的特点，因此提出了一种基于光学异步采样的超快太赫兹时域光谱系统。

太赫兹时域光谱仪(matlab计算)1.概述太赫兹波段是电磁谱中的一个重要部分，具有较强的穿透力和非破坏性检测能力，因此在材料检测、医学影像、通信等领域具有广泛的应用前景。

而太赫兹时域光谱仪作为一种重要的实验设备，能够对物质在太赫兹波段的相应特性进行测量和分析。

在实际应用中，通过matlab计算太赫兹时域光谱数据，能够更直观地分析及处理得到的数据，为后续的研究和应用提供重要的支持。

2.太赫兹时域光谱仪数据获取使用太赫兹时域光谱仪测量样品的太赫兹波段特性。

通过太赫兹时域光谱仪，可以获得样品在不同频率下的吸收、透射、反射等特性。

得到的数据包括时间域上的波形和频域上的频谱，这些数据对于分析样品的太赫兹特性非常重要。

3.太赫兹时域波形的matlab处理将测量得到的太赫兹时域波形数据导入matlab中进行处理。

要对原始数据进行预处理，包括去除噪声、幅度归一化等操作，以保证后续的分析和处理准确可靠。

可以利用matlab中的信号处理工具箱，对时域波形进行滤波、傅里叶变换等操作，以获取样品在频域上的特性信息。

4.太赫兹频谱的matlab处理通过傅里叶变换，将时域波形转换为频域上的频谱图。

利用matlab中的频谱分析工具，可以对频谱进行解析、拟合等操作，得到样品在不同频率下的吸收、透射等特性。

还可以利用matlab绘制频谱图，直观展示样品的频域特性。

5.太赫兹数据的分析与应用经过matlab处理得到的太赫兹数据，可以进行进一步的分析和应用。

通过对频谱的特性分析，可以研究样品的化学成分、结构特性等信息。

太赫兹数据还可以用于材料检测、医学影像等领域，为相关研究和应用提供重要的数据支持。

6.结论太赫兹时域光谱仪作为一种重要的实验设备，对于研究太赫兹波段的物质特性具有重要意义。

而通过matlab计算太赫兹时域光谱数据，能够更直观地分析和处理得到的数据，为后续研究和应用提供重要的支持。

掌握太赫兹时域光谱仪的原理和应用，以及matlab对太赫兹数据的处理方法，对于相关研究和应用具有重要的意义。

Vol. 41,No. 1,pp94-99January , 2021第41卷，第1期01年1月光谱学与光谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysis 基于深度学习的太赫兹时域光谱识别研究胡其枫！蔡健博微太赫兹信息科技有限公司,安徽合肥230088摘 要 太赫兹时域光谱技术，由于其具有物质4旨纹谱5寺性，是一种可以快速无损地鉴别物质的重要手段，在毒品和爆炸物的无损检测等方面有广阔的应用前景$其中，光谱识别是太赫兹时域光谱技术应用研究的重要方向之一$现有的光谱识别方法多是依靠手工选取特征后进行机器学习分类，或是通过设置吸收峰阈值门限进行判断$由于一些物质在太赫兹波段内并没有明显的吸收峰特征，同时样品浓度、空气湿度、各类噪声等会对太赫兹时域光谱造成干扰从而使信噪比下降，这些方法并不能很好地适应，并且物质类别和数量的增加也会导致计算量不断增加$近年来，随着深度学习技术兴起，以卷积神经网络(CNN)和循环神经 网络(RNN)为代表的方法在计算机视觉和自然语言处理等领域得到广泛应用，相比于传统的机器学习方法其效果有了很大的提升$由于深度学习技术强大的非线性分类能力，基于RNN 和CNN 设计了两个网络用 于光谱识别：基于RNN 的一维谱线分类网络和基于CNN 的二维谱图分类网络$模拟实际应用场景，在非真空环境下采集了 1?种物质的两万多个光谱数据作为训练集和测试集$在分析了样品浓度、空气湿度对光谱特征的影响后,使用S-G(Savitzky-Golay )滤波对光谱进行降噪$实验结果表明,对比未处理和经过S-G 预 处理的数据，处理后的光谱特征更加明显，识别准确率更高&与传统的机器学习算法k 最近邻(k-NN)方法相比，RNN 和CNN 方法在测试集上有更好的准确率，且算法速度更快&对于光谱识别，CNN 方法比RNN 方法能够更好地克服噪声的影响$因此，深度学习技术可以对太赫兹时域光谱进行快速有效的识别，能够为新型无损安全检查技术提供理论和实验基础$关键词 太赫兹时域光谱&光谱识别；卷积神经网络&循环神经网络&预处理中图分类号：TP391. 4 文献标识码：ADOI ： 10. 3964issn. 1000-0593(?0?1)01-0094-06引言太赫兹波介于远红外和微波之间，频率在0.1〜10THz $在太赫兹光学技术中，太赫兹时域光谱time-domain spectroscopy , THz-TDS )技术是目前使用最广泛的技术之一$ THz-TDS 技术是一种相干探测技术，不同的 物质分子被一定频宽的太赫兹波透射过后，会吸收不同频率的太赫兹光波能量，从而产生特征吸收峰，对应的光谱又被 称为“太赫兹指纹光谱5通过对物质4旨纹谱”的识别可以实现对毒品和爆炸物等生化危险品进行非接触式无损检测，因 此THz-TDS 技术受到了警方、海关、安保反恐等部门的高 度重视(1)$总结近年来国内外关于太赫兹时域光谱识别方法的研 究，主要集中在一些光谱分析法和机器学习方法相结合的技术$马帅等提出一种采用两层受限玻尔兹曼机(restrictedBoltzmann machine , REM)构建深层信念网络模型自动提取太赫兹光谱特征,使用k 最近邻(k-nearest neighbor, k-NN)分类器对不同物质进行识别$ Yin 等⑸提出一种利用遗传算法和偏最小二乘判别分析相结合的方法来鉴别食用油$Mumtaz 等虻通过主成分分析(principal component analysis ,PCA)区分了对太赫兹辐射是透明的聚合物$这些方法往往需要经验丰富的工程师手工设计特征提取器，对于变化的自然数据具有局限性$深度学习方法目前已 经成功运用在图像分类、语音识别等领域，不需要人工设计特征提取器，通过一些非线性的结构把原始数据转变成更加抽象的表达，自动提取特征，特别适合自然数据，并且算法性能会随着数据的丰富而提升$太赫兹时域光谱的识别，本质上是一个非线性分类问题，深度学习方法由激活函数引入非线性，更加适合非线性分类问题$作为深度学习的代表方 法,卷积神经网络(convolutional neural network , CNN)在太赫兹时域光谱识别上应用的相关文献资料很少，循环神经网络收稿日期：2019-11-15,修订日期：2020-03-1?基金项目：安徽省重点研究和开发计划项目(01904e010?0005)资助作者简介：胡其枫，1991年生，博微太赫兹信息科技有限公司算法工程师e-mail : **********************第1期光谱学与光谱分析95（recurrent neural network,RNN#的应用暂无相关文献报道。

太赫兹时域光谱与频域光谱研究综述曹灿;张朝晖;赵小燕;张寒;张天尧;于洋【摘要】近年来太赫兹技术因其重要的理论研究价值和广泛的应用前景引起了科学界的普遍关注.太赫兹光谱技术作为太赫兹科学发展的主要方向之一,可分为频域光谱与时域光谱两种.它的出现解决了太赫兹波段下无法产生宽带辐射源的难题,使得光谱学上存在的太赫兹断层得以填补.随着这项技术的发展,对太赫兹波段下物质特性的研究也逐步拓展到生物医学、材料、通信、安检为代表的各个领域.从产生原理、性能特点、应用领域等方面对两种光谱进行比较,进而阐述了两种太赫兹光谱的优缺点以及其应用优势.【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2018(038)009【总页数】12页(P2688-2699)【关键词】太赫兹光谱;频域;时域;发射器与探测器;性能特点;应用领域【作者】曹灿;张朝晖;赵小燕;张寒;张天尧;于洋【作者单位】北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学计算机与通信工程学院 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083;北京科技大学自动化学院 ,北京 100083;北京市工业波谱成像工程技术研究中心 ,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】O433引言太赫兹(Tera Hertz)波一般指频率在0.1～10 THz之间的电磁波，其波长大概在0.03～3 mm范围内，介于微波与红外之间。

该波段在电磁波谱中所处位置特殊，相关理论介于宏观电磁学与微观光子学之间的过渡区[1]。

哇哦，人工智能是一种很厉害的科技，它可以帮助很多事情。

比方说，有一个小王玩的智能无线终端里面有一个很强大的智能语音助手，可以帮他查询问题、听歌、做作业。

对，就是那个会回答问题的小机器人。

除了这个，人工智能还可以帮助医生诊断病症，让机器人来帮助老师教课，甚至还可以帮助科学家研究更多的科学问题。

人工智能发展很快，但是也遇到了很多问题。

就好比有些人会担心，如果机器人做得太多东西，会不会取代人类的工作呢？还有一些人觉得，人工智能发展得太快，会不会影响人类的生活质量呢？我们需要想一想，要怎么样才能让人工智能帮助我们更好地发展呢。

要实现人工智能帮助我们更好地发展，首先就要有很多很新鲜的科技发明，帮助机器人学会更多的技能。

还可以让机器人来帮助医生医治疾病，辅助老师教书，这样就能更好地发挥人工智能的作用。

比方说，有一个城市，它利用人工智能来帮助医生诊断疾病，发现了很多患者的病症，就很好地挺过了这个难关。

让人工智能技术融入教育领域也很重要。

我们可以利用机器人来制定更适合学生的学习计划，让每个孩子都可以得到很好的教育。

有一个小李，他的学校使用了人工智能来辅助教学，让每个孩子都学得很好，学习成绩也都有很大的提高。

还要让人工智能技术和我们的规章制度结合起来。

要有一些法律法规、政策来约束人工智能技术的使用，保护我们的权益。

这样，我们就可以放心地使用人工智能技术，让它帮助我们更好地发展。

利用市场竞争激励也是很重要的。

我们可以让企业互相竞争，发明更多更好的技术产品，这样就可以推动人工智能技术更好地服务我们。

只有让市场发挥更重要的作用，我们的生活才能得到更好的改善，人工智能技术也能更好地帮助我们。

要实现人工智能帮助我们更好地发展，需要很多人和技术一起努力。

我们要不断创新，让人工智能技术更好地服务我们，帮助我们更好地发展。

人工智能技术就像是一位非常聪明的小伙伴，会帮助我们更好地解决问题，也会带来很多新的发展机会。

只要我们好好地利用它，它一定会帮助我们更好地发展。

基于太赫兹时域光谱的XLPE不同尺度缺陷研究廉泽1，李新禹2，俞华1，冯阳2，李盛涛2（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001；2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049）摘要：交联聚乙烯（XLPE）在生产、敷设、运行过程中会受到多种因素影响，产生不同尺度的结构缺陷，进而影响XLPE的电气性能。

本文对XLPE电力电缆中常见的分子缺陷、聚集态结构缺陷与宏观气隙缺陷进行了重构，并结合X 射线衍射测试（XRD）与太赫兹时域光谱（THz-TDS）的透射和反射模块对3种尺度的缺陷进行表征。

结果表明：太赫兹时域光谱的电压幅值、相位信息分别表现出关于极性分子与聚集态结构变化的敏感特性；通过太赫兹时域光谱透射与反射模块的联用技术，可精准识别并计算出内部气隙缺陷的位置及尺寸，实现对不同尺度缺陷的无损检测。

关键词：交联聚乙烯；太赫兹时域光谱；缺陷；无损检测中图分类号：TM215；TM855 DOI:10.16790/ki.1009-9239.im.2024.04.014Study on different scales of defects in XLPE based onterahertz time-domain spectroscopyLIAN Ze1, LI Xinyu2, YU Hua1, FENG Yang2, LI Shengtao2(1. Electric Power Research Institute of State Grid Shanxi Electric Power Corporation, Taiyuan 030001, China;2. State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi′an Jiaotong University,Xi′an 710049, China)Abstract: Cross-linked polyethylene (XLPE) is subject to various environmental or human factors during production, laying, and operation, which can generate structural defects at different scales and affect the electrical performance of XLPE. In this paper, the molecular defects, aggregated structural defects, and macroscopic air gap defects in XLPE power cables were reconstructed and characterized by X-ray Diffraction (XRD) and transmission and reflection modules of terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS). The results show that the amplitude and phase information of terahertz time-domain spectroscopy exhibit sensitive to the structural changes of polar molecules and aggregates, respectively. The location and size of hidden air gap defects can be accurately identified and calculated by the combined technique of transmission and reflection modules of terahertz time-domain spectroscopy, realizing the nondestructive detection of defects at different scales.Key words: cross-linked polyethylene; terahertz time domain spectroscopy; defects; nondestructive testing0　引言交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）以其优异的电气、力学性能被广泛应用于中高压电力电缆[1]。

太赫兹时域光谱成像太赫兹成像系统是理想的检测系统，它有许多优点。

例如THz-TDS成像系统就可以做到小型、高效，并且价格还相对便宜等。

与众多的远红外成像系统所不同的是，它不需要使用低温系统。

另外，由于太赫兹的脉宽只有亚皮秒的量级，再加上其相敏探测的特性，两者结合能够产生出许多独特的成像模式。

正是由于这些优势，大大促进了T-ray成像系统的发展。

早在2000年，第一套商用化的太赫兹成像系统已经面世了。

接下来我们就介绍一下太赫兹成像，展示一下它们那神奇的魅力。

5.2.1 振幅和位相成像如果要对物体进行成像，可以将物体放置在THz-TDS成像系统（见图5-1），的中间焦点上，测量透过物体的太赫兹波。

当太赫兹脉冲透过物体时，我们就能测出其波形来。

通过平移物体，而后测量透过物体每处的太赫兹波形，就可以逐个像素的构建出这个物体的太赫兹图像，由此所得到的太赫兹图像可以提供所测波形的振幅信息，也可以是相位信息，或是两者都有。

因此对于给定物体的成像，可以采用多种不同的方法来实现，而且每种方法还可以揭示出样品的各种不同的特性。

图 5-3 对2cm2大小的装有谷物的小盒子所成的太赫兹透射图像太赫兹成像系统的潜在应用十分广泛，其中最具前景的是对封装物品的质量检测。

如图5-3所示，它是对一个装有谷物的小盒所成的太赫兹透射图像。

其中，这个小盒重有1-3/8 盎司，大小约为2平方厘米，而做盒子的材料是硬纸板，它对太赫兹辐射几乎是透明的。

在太赫兹图像中黑色部分代表葡萄干，这是因为它们的含水量很高，所以与周围的材料相比能显示出很高的对比度来。

在这幅图中，样品的厚度大约为5cm，略大于太赫兹光束的共焦焦斑（约为1cm），因此这些葡萄干（没有放置在太赫兹光束的焦点之上）在图像中显得比它们的实际尺寸要大。

不过这个问题不足以限制太赫兹成像技术的发展应用，这是因为从理论上讲，太赫兹成像系统可以选用各种光路。

这种成像技术很适合来检测被密封包装的物品，特别是那些对太赫兹波透明的包装材料，例如硬纸板、塑料制品、较薄的干木材等等，效果更好。

太赫兹时域光谱仪使用指南英文回答：Introduction to Terahertz Time-Domain Spectroscopy (THz-TDS)。

THz-TDS is a powerful contactless measurement technique that provides valuable insights into the electrical and optical properties of materials. Operating in the terahertz frequency range (0.1-10 THz), THz-TDS utilizes ultrashort electromagnetic pulses to probe the sample and extract information about its dielectric properties, thickness, and surface morphology.Principles of THz-TDS.The THz-TDS system consists of a THz source, a detection system, and a sample holder. The THz source generates ultrashort pulses of terahertz radiation, which are then directed towards the sample. The sample interactswith the THz pulses, causing absorption, reflection, or transmission of the radiation. The transmitted or reflected pulses are then detected and analyzed to obtain information about the sample's properties.Applications of THz-TDS.THz-TDS has a wide range of applications in various fields, including:Material Characterization: Studying the electrical and optical properties of materials, such as conductivity, permittivity, and refractive index.Thin Film Analysis: Determining the thickness and optical constants of thin films.Surface Characterization: Investigating the surface morphology, roughness, and defects of materials.Biomedical Imaging: Non-invasive imaging of biological tissues for medical diagnostics and disease detection.Security and Non-Destructive Testing: Detecting hidden objects, explosives, and defects in materials.Advantages of THz-TDS.Non-Contact and Non-Destructive: THz-TDS does notrequire direct contact with the sample, preserving its integrity.Ultrafast Time Resolution: Femtosecond or picosecond time resolution enables the study of dynamic processes in materials.Broadband Frequency Range: Covers a wide frequency range, allowing for comprehensive material characterization.High Sensitivity: Can detect minute changes in the material's properties.User Guide for THz-TDS.1. Sample Preparation:Prepare the sample as a thin film or pellet suitable for THz transmission or reflection measurements.2. System Setup:Align the THz source and detector relative to the sample holder.Optimize the signal-to-noise ratio by adjusting the polarization and beam focus.3. Data Acquisition:Acquire THz time-domain waveforms for the sample and a reference material.Ensure adequate averaging to improve signal quality.4. Data Analysis:Extract the complex permittivity or refractive index of the sample using Fourier transform algorithms.Fit the experimental data to appropriate models to obtain material parameters.5. Interpretation:Correlate the extracted parameters with the material's electrical and optical properties.Consider factors such as sample thickness, surface roughness, and environmental conditions.中文回答：太赫兹时域光谱仪使用指南。

第 21 卷 第 8 期2023 年 8 月Vol.21，No.8Aug.，2023太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyPMI异形曲面构件太赫兹时域光谱检测吕名扬1a,1b,2，任姣姣*1a,1b,2，张丹丹1a,1b,2，顾健1a,1b,2，李丽娟1a,1b,2，张霁旸1a,1b,2(1.长春理工大学 a.光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室；b.光电工程学院，吉林长春130022；2.长春理工大学中山研究院，广东中山528400)摘要：异形曲面构件在航空、航天、船舶等领域应用广泛，其粘接质量成为影响工作安全的重要因素。

太赫兹凭借其独特的物理特性，近乎是对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)材料粘接质量进行检测的唯一手段。

异形曲面构件上下表面曲率不一致，仅以上表面作为基准曲面进行路径规划时，无法对异形曲面构件粘接质量进行准确判断。

对此，在下表面固定不同形状的金属片模拟粘接层中的缺陷，分别以异形曲面构件上下表面为基准曲面，采用机器人化太赫兹时域光谱检测系统进行检测。

对上下表面2个基准曲面的太赫兹成像结果进行对比分析，结果表明，以下表面为基准曲面进行检测时，区域Ⅱ、Ⅲ处信号信噪比，较上表面为基准曲面检测时提高12.09 dB、10.39 dB；区域Ⅱ、Ⅲ处金属片实际检测面积与理论面积比值，较上表面为基准曲面检测时提高55.97%、80.81%，更好地满足了异形曲面构件的检测要求。

这项工作将促进太赫兹成像在实践中的应用，并为相关领域的进一步研究提供支撑。

关键词：异形曲面构件；粘接质量；基准曲面；太赫兹成像中图分类号：TN215；O433.4 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2022169Terahertz time-domain spectral detection of PMI special-shapedcurved componentsLYU Mingyang1a,1b,2，REN Jiaojiao*1a,1b,2，ZHANG Dandan1a,1b,2，GU Jian1a,1b,2，LI Lijuan1a,1b,2，ZHANG Jiyang1a,1b,2 (1a.Key Laboratory of Photoelectric Measurement and Optical Information Transmission Technology of Ministry of Education；1b.College of Optoelectronic Engineering，Changchun University of Science and Technology，Changchun Jilin 130022，China；2.Zhongshan Institute of Changchun University of Science and Technology，Zhongshan Guangdong 528400，China)AbstractAbstract：：The special-shaped surface components are widely used in aviation, aerospace, shipbuilding and other fields, and their bonding quality has become an important factor affecting worksafety. With its unique physical characteristics, terahertz technology is almost the only means to detectthe bonding quality of Polymethaerylimide(PMI) materials. The curvatures of the upper and lower surfacesof the special-shaped surface components are inconsistent, which makes it impossible to accurately judgethe bonding quality of the special-shaped surface components when only the upper surface is used as thereference surface for path planning. To tackle this problem, metal sheets of different shapes on the lowersurface are fixed to simulate the defects in the bonding layer. Taking the upper and lower surfaces of thespecial-shaped curved surface components as the benchmark surfaces respectively, the robotic terahertztime-domain spectrum detection system is employed for detection. The terahertz imaging results of thetwo detection methods are compared and analyzed. The results show that when the lower surface is used asthe benchmark surface for detection, the signal to noise ratios at area II and III are improved by 12.09 dBand 10.39 dB than that when the upper surface is the benchmark surface; the ratios of the actual detectionarea to the theoretical area of the metal sheet at area II and III are improved by 55.97% and 80.81% thanthat when the upper surface is used as the benchmark surface for detection. This better meets the文章编号：2095-4980（2023）08-0977-08收稿日期：2022-09-09；修回日期：2022-12-05基金项目：吉林省科技发展计划资助项目(20220508032RC)a通信作者：任姣姣　email:*********************太赫兹科学与电子信息学报第 21 卷detection requirements of special-shaped curved surface components. This work will promote theapplication of terahertz imaging in practice and provide a basis for further research in related fields.Keywords Keywords：：special-shaped surface component ；bonding quality ；benchmark surface ；terahertz imaging聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)属于低热传导性、低密度、多孔的非极性材料，具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优点，广泛用于航天、航空、军工、船舶、汽车、铁路机车制造、雷达、天线等领域[1-2]。

基于太赫兹时域光谱的物质定性鉴别和定量分析方法研究基于太赫兹时域光谱的物质定性鉴别和定量分析方法研究摘要：太赫兹时域光谱技术是一种新兴的非破坏性检测方法，它在物质定性鉴别和定量分析方面具有广阔的应用前景。

本文通过对太赫兹时域光谱技术的原理、方法和应用进行综述，探讨了太赫兹时域光谱在物质定性鉴别和定量分析中的研究进展，并对其未来的发展方向和挑战进行了展望。

关键词：太赫兹时域光谱、物质定性、定量分析、应用前景引言：太赫兹时域光谱技术是一种基于太赫兹波段的光学技术，其频率位于红外辐射和微波辐射之间，具有很高的穿透能力和物质辨识能力。

近年来，随着太赫兹时域光谱技术的快速发展，其在物质定性鉴别和定量分析方面得到了广泛的应用。

通过对物质分子和晶格的振动模式的特征光谱进行分析，太赫兹时域光谱技术可以实现对物质的定性鉴别和定量分析。

本文旨在系统概述太赫兹时域光谱技术的研究进展，以及其在物质定性鉴别和定量分析中的应用。

一、太赫兹时域光谱技术的原理太赫兹时域光谱技术是利用太赫兹脉冲激光产生的电磁波与物质相互作用的光学检测方法。

太赫兹波段的电磁波与物质之间的相互作用主要是通过物质的吸收谱和折射谱来体现的。

物质在太赫兹波段具有明显的光谱吸收特征，通过测量样品吸收和相位延迟随时间的变化，可以得到样品的太赫兹时域光谱。

太赫兹时域光谱可以提供物质的复折射率和复吸收系数，从而实现物质的定性鉴别和定量分析。

二、太赫兹时域光谱技术的方法太赫兹时域光谱技术主要包括脉冲激发源、探测系统和信号处理系统三个主要组成部分。

脉冲激发源是产生太赫兹脉冲激光的关键部件，目前常用的脉冲激发源有光电探测器、激光光纤等。

探测系统负责测量样品与太赫兹脉冲激光之间的相互作用，目前常用的探测方法有光学探测和电磁探测两种。

信号处理系统负责处理测量得到的太赫兹时域光谱信号，主要包括频率域处理和时间域处理两种方法。

三、太赫兹时域光谱技术在物质定性鉴别中的应用太赫兹时域光谱技术在物质定性鉴别方面具有很高的准确性和可靠性。

太赫兹时域光谱技术的参数提取及其误差分析侯春鹤;朱运东;李丽娟;任姣姣【摘要】Terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) is a spectral detection method. The information of thematerial is measured through the broadband terahertz pulse carrying the medium information (such as amplitudeand phase). The ceramic matrix composites and silica gel materials were tested with the detection method oftransmission. The optical parametric models of the material were established, and the values of the refractive indexand the absorption coefficient were extracted. The curves of the refractive index and the absorption coefficient withfrequency were plotted. The refractive index of the ceramic matrix composites with different density are respectivelyconvergent to a constant of 1.11, 1.14 and1.16, and the refractive index of silica gel with different thickness is2.1,which is not dependent to frequency. While the frequency dependence of the absorption coefficient is evident, andthe absorption of samples with different material properties is significantly different. Based on the Gaussian errortheory, the errors of the optical parameters are simulated and modeled. The experimental results show that there areseveral error sources in the optical parameters of the ceramic matrix composites with density of 2.8 g/cm3. The standard deviation of the refractive index and the absorption coefficient are obviously related to the frequency, andthe standard deviation is in the order of 0.001, which is of great significance to the precise extraction of the physicalparameters such as the refractiveindex and the absorption coefficient.%太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)是通过分析携带介质信息(如振幅和相位等)的宽频带太赫兹脉冲,从而对材料内部信息进行提取的一种光谱检测方法.实验应用透射式的检测方式,对陶瓷基复合材料和硅胶材料进行检测.建立材料光学参数模型,提取了折射率和吸收系数的值,并绘制了折射率和吸收系数随频率变化的曲线图.结果显示,密度不同的陶瓷基复合材料的折射率各自稳定于常数1.11、1.14、1.16,厚度不同的硅胶的折射率为2.10,且折射率曲线不存在频率依赖性;而吸收系数对频率依赖性较强,但对于材料特性不同的样品的吸收明显不同.基于高斯误差理论,对实验中出现的系统误差进行数学识别与建模,分析了密度为2.8 g/cm3的陶瓷基复合材料光学参数的几种误差源的传播过程.折射率的标准差趋于平稳,吸收系数的标准差随频率变化明显,且标准差均在0.001量级,这对折射率和吸收系数等物理量的精确提取具有较大的意义.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】9页(P16-24)【关键词】THz-TDS;光学参数提取;误差分析;陶瓷基复合材料;硅胶【作者】侯春鹤;朱运东;李丽娟;任姣姣【作者单位】长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130000;长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130000;长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130000;长春理工大学光电工程学院,吉林长春 130000【正文语种】中文【中图分类】TP207基于超短THz脉冲产生与探测技术发展起来的THz时域光谱技术(terahertztime-domain spectroscopy，THz-TDS)，在20世纪80年代首先由美国IBM公司的Wastson研究中心和Af&T公司的Bell实验室提出来。

太赫兹时域光谱仪tas7500ts使用手册1. 介绍太赫兹时域光谱仪TAS7500TS是一种高精度仪器，主要用于太赫兹波段的光谱测量。

本手册将详细介绍TAS7500TS的使用方法、注意事项和功能特点，以帮助用户更好地运用该仪器。

2. 仪器外观TAS7500TS外观简洁大方，采用黑色金属外壳，仪表面板布局合理，配备高清LCD显示屏和触摸操作界面。

仪器尺寸为XX*XX*XX（单位：cm），重量为XXkg，便携式设计方便携带和操作。

3. 仪器功能TAS7500TS具有以下主要功能：- 高精度太赫兹波段光谱测量；- 扫频范围广，可在XXGHz至XXGHz之间进行测量；- 支持多种测量模式和数据处理方式；- 内置数据库，可存储和导出测量数据；- 软件升级功能，保证仪器性能持续优化；- 具备数据传输接口，可与计算机进行数据传输和分析。

4. 使用方法4.1. 准备工作在使用TAS7500TS之前，需确保以下准备工作已完成：- 将仪器放置在稳定的工作台面上，并连接电源适配器；- 检查仪器连接线是否牢固，确保传输信号的稳定性；- 打开仪器开关，并等待片刻，确保仪器正常启动。

4.2. 仪器操作TAS7500TS的操作主要通过触摸屏进行，具体步骤如下：- 打开仪器后，触摸屏会显示主界面，可通过点击屏幕上的不同选项进行功能选择；- 在主界面上选择测量模式，可根据实际需求进行多种测量方式的选择；- 针对不同测量模式，用户可根据仪器指引进行参数设置，如扫频范围、采样率等；- 点击“开始测量”按钮，仪器将进行测量操作，并实时显示测量结果；- 测量完成后，可选择保存数据、导出数据或进行进一步数据处理；- 在使用过程中，如遇到问题或需要更多操作细节，可参考仪器附带的详细说明书或查阅相关资料。

5. 注意事项为了保证TAS7500TS的正常使用和延长仪器寿命，建议用户注意以下事项：- 避免长时间暴露在高温、潮湿环境中；- 注意防尘，定期对仪器进行清洁；- 使用稳定的电源，并避免电压过高或过低；- 避免剧烈震动和碰撞，保护仪器免受损坏；- 随时保持仪器软件和固件的最新版本，以获取最佳性能；- 定期进行校准和维护，确保仪器测量结果的准确性。

太赫兹时域光谱技术检测复合材料与金属的脱粘缺陷刘陵玉;常天英;杨传法【摘要】Based on terahertz time-domain spectroscopy, we propose a method to detect the debonding defect in a bonded structure by the terahertz pulse imaging technique, especially the debonding defect detection of a PMI(Polymethacrylimide) foam material and steel plate bonded structure. By the reflection mode, both bonded and debonded parts were tested. The signal differences between the bonded and debonded parts are obvious, both in the time and frequency domains. The sample was imaged by the amplitude value at different positions, maximum amplitude in the time domain, delay time in the time domain, andamplitude values at different frequencies, and even with amplitude accumulation of all frequencies. Results indicate that the terahertz pulse imaging technique, which is based on terahertz time-domain spectroscopy, can detect the debonding defect of a PMI foam material and steel plate bonded structure. In all images obtained using the different data, the debonding part is clearly distinguishable; however, the imaging quality is different.%基于太赫兹时域光谱技术,提出应用太赫兹脉冲成像技术检测胶接结构中的脱粘缺陷,研究泡沫材料PMI与钢板胶接结构脱粘缺陷的检测.实验采用反射模式,分别对粘合部分与脱粘部分进行数据测试,对比分析发现数据在时域和频域范围均有明显区别.对待测样品进行二维扫描,应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值对待测样品进行成像.研究结果表明基于太赫兹时域光谱技术的太赫兹脉冲成像技术能够检测出泡沫材料PMI与钢板胶接结构的脱粘缺陷;应用太赫兹时域信号的时间位置幅值、最大值、延迟时间和频域信号不同频点的幅值、所有频点幅值叠加值进行成像的结果,均可以分辨出样品的脱粘缺陷;不同的数据信息的成像效果不同.【期刊名称】《红外技术》【年(卷),期】2018(040)001【总页数】6页(P79-84)【关键词】太赫兹;无损检测;脱粘缺陷;太赫兹成像【作者】刘陵玉;常天英;杨传法【作者单位】齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院自动化研究所山东省科学院超宽带与太赫兹技术培育性重点实验室,山东济南 250014;齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院自动化研究所山东省科学院超宽带与太赫兹技术培育性重点实验室,山东济南 250014;齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院自动化研究所山东省科学院超宽带与太赫兹技术培育性重点实验室,山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】TN2190 引言复合材料夹层结构被广泛应用于航空、雷达、汽车、建筑、风电等领域，具有强度高、重量小、成本低等优点，它是一种层合复合材料，面板和芯材用胶接的方法连接起来，组成具有结构优势的系统。