[發(fā)明專利]基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的紙頁定量檢測(cè)裝置及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710156476.4
• 申請(qǐng)日: 2007-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN101178355A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹丙花;周澤魁;張光新;侯迪波;黃平捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/27
• 分類號(hào): G01N21/27;G06F19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

1.一種基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的紙頁定量檢測(cè)裝置，其特征在于，飛秒激光器(1)發(fā)出的飛秒激光被分束器(2)分成兩束，其中一束激光經(jīng)第一反射鏡(4)、光學(xué)延遲線(3-1)和第二反射鏡(5)后被聚焦透鏡(9)聚焦到光導(dǎo)天線型太赫茲發(fā)射器(10)上產(chǎn)生太赫茲波，產(chǎn)生的太赫茲波被第一聚乙烯透鏡(11)準(zhǔn)直為平行光束照射到待測(cè)紙樣(12)上，透過待測(cè)紙樣(12)后被第二聚乙烯透鏡(13)聚焦，被ITO導(dǎo)電玻璃(14)反射到碲化鋅電光晶體(15)上；另外一束激光經(jīng)第三反射鏡(6)、第四反射鏡(7)和起偏器(8)后透射過ITO導(dǎo)電玻璃(14)與第一束激光所產(chǎn)生的太赫茲波共線地被耦合到碲化鋅電光晶體(15)上；從碲化鋅電光晶體(15)透射出的攜帶太赫茲波信息的激光經(jīng)過四分之一波片(16-1)后被渥拉斯頓棱鏡(16-2)分成偏振方向垂直的兩束激光照射到平衡探測(cè)器(16-3)上；平衡探測(cè)器(16-3)的輸出信號(hào)經(jīng)鎖相放大器(16-4)后被輸入數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)(16-5)進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理；鎖相放大器(16-4)輸出信號(hào)經(jīng)高功率放大器(17)放大后為光導(dǎo)天線型太赫茲發(fā)射器(10)提供偏置電壓；數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)(16-5)通過光學(xué)延遲線控制裝置(3-2)控制光學(xué)延遲線(3-1)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的紙頁定量檢測(cè)裝置，其特征在于所述的光導(dǎo)天線型太赫茲發(fā)射器(10)包括GaAs基底(18)、金屬偶極天線(19)、電極導(dǎo)線(20)、超半球硅透鏡(21)，高功率放大器輸出的信號(hào)經(jīng)電極導(dǎo)線(20)為光導(dǎo)天線型太赫茲發(fā)射器(10)提供正弦型偏置電壓，從GaAs基底(18)表面出射的太赫茲脈沖被超半球硅透鏡(21)耦合到自由空間。

3.一種使用如權(quán)利要求1所述檢測(cè)裝置的基于太赫茲時(shí)域光譜系統(tǒng)的紙頁定量值檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

1)使用權(quán)利要求1所述檢測(cè)裝置測(cè)量太赫茲波透過空氣的時(shí)域波形作為參考信號(hào)，將與待測(cè)紙樣(12)成分和密度相同的不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)紙樣置于第一聚乙烯透鏡(11)與第二聚乙烯透鏡(13)之間分別測(cè)得其太赫茲時(shí)域波形，利用相關(guān)運(yùn)算公式計(jì)算不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)紙樣的太赫茲時(shí)域信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的延遲時(shí)間Δt，建立與待測(cè)紙樣(12)成分和密度相同的紙頁的定量檢測(cè)數(shù)學(xué)模型，即B＝C×Δt，其中B為紙頁定量值，Δt為延遲時(shí)間，C為擬合曲線的斜率，對(duì)于成分和密度相同的紙頁為常數(shù)；

相關(guān)運(yùn)算的公式為：C(τ,T)=∫0T[R(t)·WT(t)]·[S(t+τ)·WT(t+τ)]dt]]>

R(t)——太赫茲波透過空氣后的時(shí)域信號(hào)，即參考信號(hào)；

S(t)——太赫茲波透過待測(cè)紙樣后的時(shí)域信號(hào)；

τ——延遲時(shí)間；

W_T(t)——窗口函數(shù)，窗口函數(shù)的中心在T/2，在窗口內(nèi)W_T(t)取1，其余值取零。公式左邊式C(τ，T)取得最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的τ即為相應(yīng)的延遲時(shí)間。

2)將待測(cè)紙樣置于第一聚乙烯透鏡(11)與第二聚乙烯透鏡(13)之間測(cè)得其太赫茲時(shí)域波形，利用相關(guān)運(yùn)算公式計(jì)算得到待測(cè)紙樣的太赫茲時(shí)域波形相對(duì)于參考波形的延遲時(shí)間τ；利用步驟1)得到的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到紙頁定量B＝C×τ。