[發(fā)明專(zhuān)利]消除位相誤差的反射式太赫茲光譜分析方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010291946.X
• 申請(qǐng)日: 2010-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102012361A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亮亮;鐘華;鄧朝;張存林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/31
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反射式太赫茲光譜分析方法，具體地說(shuō)本發(fā)明涉及對(duì)弱極性有機(jī)化合物材料進(jìn)行反射式太赫茲光譜測(cè)量后，不需要人為干涉即可消除反射式光譜測(cè)量裝置中的位相誤差以及水蒸氣吸收影響的太赫茲光譜分析方法。

背景技術(shù)

反射式太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)(THz-RTDS)一直以來(lái)都被認(rèn)為是更接近于實(shí)際應(yīng)用的探測(cè)目標(biāo)物體特性的方法。反射式測(cè)量可以提供樣品表面和內(nèi)部的距離信息，因此可以對(duì)物體的三維圖像進(jìn)行重構(gòu)；更有利于探測(cè)對(duì)太赫茲輻射不透明的大而厚的物體；并且是一種可以檢驗(yàn)和識(shí)別埋在不可穿透材料中的目標(biāo)物的方法，例如檢查恐怖分子身上攜帶的炸藥，航空隔熱材料中的缺陷等等。

在反射式太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)對(duì)材料信息提取中，根據(jù)菲涅爾公式，通常需要分別測(cè)量樣品信號(hào)和參考信號(hào)，并計(jì)算二者精確的位相和振幅來(lái)求解樣品消光系數(shù)。但是，材料吸收引起的信號(hào)的位相變化的推導(dǎo)一直以來(lái)都存在一個(gè)難題，那就是所謂的“misplacement?phase?error”，即提取參考信號(hào)的反射界面和提取樣品信號(hào)的反射界面不完全重合，兩反射界面之間的距離差造成的位相誤差非常難以修正。

為了解決這個(gè)難題，各種報(bào)道記載了多種方法，包括精確的調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)字修正計(jì)算法以及利用K-K變換關(guān)系(Kramers-Kronig?transform)直接由振幅反射率計(jì)算位相差等。但是這些方法不是需要人為干預(yù)就是需要很大的計(jì)算量，處理起來(lái)十分復(fù)雜。并且都是在沒(méi)有水蒸氣吸收的理想條件下的近似計(jì)算，并不適用于具有大氣衰減的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量計(jì)算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種消除位相誤差的反射式太赫茲光譜分析方法，對(duì)參考信號(hào)和待測(cè)樣品的位相譜進(jìn)行分析處理，提取出待測(cè)樣品在太赫茲波段的特征吸收譜，從而解決了傳統(tǒng)的反射式太赫茲光譜分析方法需要人為消除位相誤差，且不適用于具有大氣衰減的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種消除位相誤差的反射式太赫茲光譜分析方法，包括如下步驟：(1)測(cè)量沒(méi)有放置樣品時(shí)參考信號(hào)的太赫茲時(shí)域波形；(2)測(cè)量載有待測(cè)樣品信息的太赫茲時(shí)域波形；(3)由太赫茲時(shí)域波形分別得到參考信號(hào)以及待測(cè)樣品在系統(tǒng)有效頻率范圍內(nèi)的位相譜ω為相應(yīng)的角頻率；(4)將被測(cè)樣品的位相譜減去參考信號(hào)的位相譜得到位相差譜(5)由得到的位相差譜對(duì)相應(yīng)的角頻率求二階導(dǎo)數(shù)計(jì)算提取待測(cè)樣品在太赫茲波段的特征吸收譜。

其中，步驟(3)中太赫茲時(shí)域波形通過(guò)傅立葉變換得到參考信號(hào)以及待測(cè)樣品在該系統(tǒng)的有效頻率范圍內(nèi)的位相譜。

其中，步驟(1)和(2)中測(cè)量的太赫茲時(shí)域波形為一維測(cè)量中的太赫茲時(shí)域波形。

其中，步驟(1)和(2)中測(cè)量的太赫茲時(shí)域波形為二維測(cè)量中的太赫茲時(shí)域波形。

其中，所述待測(cè)樣品為弱極性的有機(jī)化合物材料。

利用本發(fā)明的消除位相誤差的反射式太赫茲光譜分析方法，能夠有效消除參考信號(hào)造成的位相誤差，本發(fā)明的計(jì)算過(guò)程與傳統(tǒng)的方法相比更加簡(jiǎn)便，且可以克服水蒸氣吸收，適用于具有大氣衰減的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量計(jì)算，達(dá)到了有益的技術(shù)效果。

附圖說(shuō)明

圖1為消除位相誤差的反射式太赫茲光譜分析裝置的示意圖；

圖2為傳統(tǒng)處理方法及本發(fā)明的方法對(duì)茶堿的特征吸收譜的提取結(jié)果。其中：曲線1是利用傳統(tǒng)的處理方法，通過(guò)人為消除位相誤差計(jì)算得到茶堿的太赫茲特征吸收譜；曲線2是通過(guò)本發(fā)明計(jì)算得到荼堿的太赫茲特征吸收譜。

圖3為本發(fā)明的方法對(duì)爆炸物--黑索金(RDX)的處理結(jié)果。其中，曲線1是濕度為0時(shí)，通過(guò)被測(cè)樣品與參考信號(hào)的位相差譜對(duì)相應(yīng)的角頻率求二階導(dǎo)數(shù)，即計(jì)算得到爆炸物黑索金(RDX)的特征吸收譜。曲線2是濕度為17％時(shí)由計(jì)算得到爆炸物黑索金(RDX)的特征吸收譜；曲線3是濕度為64％時(shí)由計(jì)算得到爆炸物黑索金(RDX)的特征吸收譜。

圖4為傳統(tǒng)處理方法及本發(fā)明的方法對(duì)爆炸物2，4-DNT的特征吸收譜的提取結(jié)果。其中：曲線1是利用傳統(tǒng)的處理方法，通過(guò)人為消除位相誤差計(jì)算得到爆炸物2，4-DNT的特征吸收譜；曲線2是通過(guò)本發(fā)明計(jì)算得到爆炸物2，4-DNT的特征吸收譜。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

M1-M6：反射鏡；PM1-PM4：拋面鏡；1：分束鏡；2：斬波器；3：太赫茲發(fā)射極；4：樣品架；5：偏振片；6：導(dǎo)電玻璃ITO；7：探測(cè)晶體；8：四分之一波片；9：沃拉斯頓棱鏡；10：差分探頭；I-泵浦光；II-探測(cè)光。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的形狀、構(gòu)造以及特點(diǎn)能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。