[發明專利]利用反射太赫茲輻射計算材料屬性

在審

• 申請號: 201380062304.4
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN104870931A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: J·S·懷特;D·奇姆達斯
• 申請（專利權）人: 派克米瑞斯有限責任公司
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 劉倜

1.技術領域

本發明通常涉及用于使用太赫茲輻射計算材料屬性的系統和方法。

2.背景技術

反射時域太赫茲(“TD-THz”)發射器可以將脈沖的太赫茲(“THz”)束投射到待測量的電介質材料(有時稱為樣本)中。所述材料可以是紙、涂料涂覆的紙、塑料片、無紡材料(纖維、布)、擠壓絕緣體、泡沫、粘合劑以及類似材料。

然而，THZ輻射的反射將基于樣本的位置受到影響的事實會使對這些待測量的電介質材料的材料屬性的測量變得復雜。如果不能確定樣本的位置，那么材料屬性的測量將受到不利影響。

發明內容

用于解譯太赫茲輻射的系統包括配置為輸出太赫茲輻射的脈沖的太赫茲發射器以及配置為從太赫茲發射器接收輻射脈沖的至少一部分的太赫茲接收器。太赫茲接收器配置為基于由太赫茲接收器接收的輻射輸出信號。

系統還包括向來自太赫茲接收器的太赫茲輻射的脈沖提供光學干涉的第一光學界面。第一光學界面將把第一光學界面反射的太赫茲輻射脈沖的部分反射至太赫茲接收器。系統還包括向太赫茲輻射脈沖提供光學干涉的第二光學界面。第二光學界面將把第二光學界面反射的太赫茲輻射脈沖的部分反射至太赫茲接收器。在第一光學界面與第二光學界面之間限定間距。間距被配置為接收要由太赫茲輻射脈沖的至少一部分輻射的樣本。樣本將把第一樣本反射的太赫茲輻射脈沖的部分反射至太赫茲接收器以及將把第二樣本反射的太赫茲輻射脈沖的部分反射至太赫茲接收器。

通常，太赫茲發射器和太赫茲接收器在殼體中基本上設置為彼此鄰近。處理器可以與太赫茲接收器通信并且配置為從太赫茲接收器接收信號。于是，處理過程被配置為基于信號確定樣本的卡標厚度、密度、折射率或者質量。系統還可以包括機架，其中殼體耦接至機架，該機架配置為跨越樣本移動殼體。

第一光學界面可以安裝至殼體，或者可以位于太赫茲發射器與樣本之間。第二光學界面可以安裝至機架或者可以僅僅與第一光學界面相對地安裝。

系統還可以包括與處理器通信的位置傳感器。位置傳感器被配置為確定第一光學界面與第二界面之間的空間的距離并且將距離信號輸出至處理器。位置傳感器可以是溫度傳感器或者可以是渦流傳感器。

在參照附加于本說明書并且構成本說明書的一部分的附圖和權利要求閱讀下列描述之后，本發明另外的目的、特性和優點對本領域技術人員而言將變得更加顯而易見。

附圖說明

圖1圖示了基于傳統時域的太赫茲系統的框圖；

圖2圖示了在一幅片材之上的安裝在機架上的圖1的系統；

圖3圖示了被測試材料的橫截面，其中沒有第二光學界面(有時稱為外部參考結構)；

圖4是被測試材料的橫截面，其中具有第二光學界面；

圖5圖示了具有在被測試材料上方和下方的橫跨機架寬度的光學界面的系統；

圖6圖示了具有并入殼體的第一光學界面和在被測試材料下方橫跨機架寬度的第二光學界面的系統；

圖7圖示了并入系統殼體的第一光學界面和在被測試材料下方安裝在同步運動機架上的第二光學界面；

圖8圖示了一種系統，其具有在被測試材料上方和下方的橫跨機架寬度的光學界面，和安裝在第一光學界面或者機架框架上的距離傳感器，用以測量第一光學界面與第二光學界面之間的距離；

圖9圖示了具有在被測試材料上方和下方的橫跨機架寬度的光學界面的使用安裝在殼體中的位置傳感器的系統；

圖10圖示了具有并入系統殼體的第一光學界面和距離傳感器以及在被測試材料下方橫跨機架寬度的第二光學界面的系統；

圖11圖示了具有并入殼體的第一光學界面和位置傳感器以及在被測試材料下方安裝在同步運動機架上的第二光學界面的系統；

圖12圖示了利用安裝在第一光學界面或者機架上的溫度傳感器的系統；以及

圖13圖示了具有第一端口和第二端口的系統。

具體實施方式

參照圖1，示出了用于解譯太赫茲輻射的系統10。作為其主要組件，該系統包括具有包括在其內的太赫茲發射器14和太赫茲接收器16的殼體12。系統10還包括太赫茲控制單元18(諸如光學激光源)和計算機系統20。光學激光源18可以通過臍帶管13和15耦接至太赫茲接收器16和/或太赫茲發射器14。臍帶管13和15可以是0-100米長。當TD-THz傳感器安裝于在幅材之上掃描的運動控制機架上時，可以將柔性光纖/電的臍帶管13和15放在柔性電纜托盤(“蛇形物”)中。臍帶管13和15將激光源18光學地耦接至太赫茲接收器16和/或太赫茲發射器14。